结构9紧贴在加热板8上，所述加热板为平板型陶瓷半导体，通过加热板8、温度传感器4组合。所述温度控制器6的‘ + ’级连接继电器5的iuput的‘ + ’级，所述温度控制器6 级连接继电器5的input的级，所述继电器5的output的‘ + ’级连接直流电源7的‘ + ’级，所述继电器5的output的级连接直流电源7的级，所述温度控制器6引出的温度传感器4贴在加热板的发热面，所述温度控制器6的电源直接插在插座上，加热板8与继电器5和直流电源7之间串联，可以连在‘一’级之间，也可以连在‘++’级之间，不同的连接会影响加热板8不同面发热，所述继电器5的output的‘ + ’级根据需要也可以连接直流电源7的级，级也可连接直流电源7的‘ + ’级。直流电源7电压不要超过10v，当降低温度时，将电压调到较小值，如30°C对应3v，50°C对应5v (若是电压太大会导致温度变化过快)，当升高温度时，调至高压，如90°C对应9v。温度控制器6控制输出的方式是内置继电器触点开关输出，该输出控制给加热板8供电的直流电源7。
[0032]一种实现边带激光和随机激光转换的装置的方法，包括以下步骤:
[0033]第一步:在胆留相液晶12溶液中掺杂激光染料分子15，在高于液晶清亮点的温度下加热搅拌制得胆留相液晶溶液；
[0034]第二步:利用毛细管效应，将掺杂激光染料的胆留相液晶溶液注入盒结构9内，并用封口胶将盒结构9腔体的四周封口；
[0035]第三步:将盒结构9设置在加热板8的加热面上，并在盒结构9上设置温度传感器4，串接所述直流电源7、继电器5和加热板8，并将温度传感器4与温度控制器6连接，连接所述温度控制器6与继电器5，以此控制盒结构9内掺杂激光染料的胆留相液晶溶液的温度；
[0036]第四步:所述激光器I发出的泵浦光2经聚焦透镜3聚焦后照射到盒结构9 ;
[0037]所述激光染料分子15的荧光峰与胆留相液晶12的反射带交叠时，盒结构9射出的出射光10为边带激光；
[0038]随着盒结构9内掺杂激光染料的胆留相液晶溶液的温度逐渐升高时，所述激光染料分子15的荧光峰与胆留相液晶12的反射带由交叠转变为分离，盒结构9射出的出射光10为随机激光。
[0039]在工作时，激光器I发出的泵浦光2经聚焦透镜3聚焦后照射到盒结构9上，通过温度控制器6调节加热板8的温度，改变盒结构9的温度，通过温度传感器4和继电器5保持设定的温度稳定，从而在泵浦光2的同侧实现边带激光和随机激光转换的出射光10。其具体的工作原理如下:胆留相液晶12是一种自组装的一维光子晶体，在一维光子晶体带边，群速度接近零，这意味在一维光子带隙结构内，光的光程变长，如果在此结构内存在增益介质，光子经过多次反射后被放大，能带内不存在光子，即光子由于全反射而被束缚于带边。光子晶体能带的边沿对应于胆留相液晶12的反射带的边沿，胆留相液晶12的反射带的边沿形成谐振腔，为激发光提供足够的反馈并最终得到足够的放大。在胆留相液晶12中掺入激光染料，如果激光染料分子15的荧光峰与胆留相液晶12反射带交叠，荧光将被反射带边沿反射形成谐振腔，可以提供足够的反馈并最终得到足够的放大，这时样品的反馈机制来自于反射带边沿，出射的激光为边带激光。此外，掺杂激光染料的胆留相液晶溶液中，液晶分子是周期性螺旋排列的，具有选择性反射入射光和折光率各向异性等性质，由于光子在液晶分子间的多重散射，从而提供了产生随机激光的机制。当温度较低时，胆留相液晶12的反射带与激光染料分子15的荧光峰交叠，反射带边沿对荧光的反射提供反馈并得到足够的放大，这时盒结构9出射的光为边带激光，并且随着温度的升高，边带激光会发生蓝移，实现不同波长的边带激光出射。同时，随着温度的升高胆留相液晶12的反射带蓝移，使原本交叠的反射带和荧光峰分离，从而改变了样品内部的反馈机制，这时样品内部由液晶分子对光子的多重散射提供反馈，从而实现了随机激光出射。因此，通过温度调控实现了边带激光和随机激光的转换。
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:包括激光器(I)、聚焦透镜(3)、盒结构(9)和加热板(8)，所述盒结构(9)紧贴在加热板(8)加热面上，所述激光器(I)发出的泵浦光(2)经聚焦透镜(3)聚焦后照射到盒结构(9)，所述盒结构(9)射出的出射光(10)为边带激光或随机激光。
2.根据权利要求1所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述盒结构(9)为双面反向摩擦的液晶盒，厚度为5um-50um。
3.根据权利要求1所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述盒结构(9)包括上玻璃基板(16)、上取向层(11)、胆甾相液晶(12)、激光染料分子(15)、下取向层(13)和下玻璃基板(14)，所述上取向层(11)成膜于上玻璃基板(16)，所述下取向层(13)成膜于下玻璃基板(14)，所述胆留相液晶(12)填充在上取向层(11)和下取向层(13)之间，所述胆留相液晶(12)内掺杂有激光染料分子(15)，得到掺杂激光染料的胆甾相液晶溶液。
4.根据权利要求3所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述掺杂激光染料的胆留相液晶溶液包括手性剂、向列相液晶配置成的胆留相液晶(12)和激光染料分子(15)，配比满足胆留相液晶(12)反射带和激光染料分子(15)荧光峰交叠。
5.根据权利要求4所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述掺杂激光染料的胆甾相液晶溶液包括26.6wt%手性剂S811和72.92wt%液晶E7配置成的配置成的胆甾相液晶(12)，和0.48wt%染料PM597的激光染料分子(15)。
6.根据权利要求4所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述掺杂激光染料的胆留相液晶溶液包括5.5wt%手性剂BDH1305和93.5wt%向列相液晶BL093配置成的胆甾相液晶(12)和lwt%染料PM597的激光染料分子(15)。
7.根据权利要求4所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述掺杂激光染料的胆留相液晶溶液包括66wt%向列相液晶BL006和34wt%手性剂ZL1-811配置成的胆留相液晶(12)和Iwt%染料DCM的激光染料分子(15)。
8.根据权利要求3、4、5、6或7所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:所述胆留相液晶(12)内掺杂激光染料分子(15)配置时，在高于液晶清亮点的温度下加热搅拌制得胆留相液晶溶液。
9.根据权利要求1所述一种实现边带激光和随机激光转换的装置，其特征在于:还包括温度传感器(4)、继电器(5)、温度控制器(6)和直流电源(7)，所述直流电源(7)、继电器(5)和加热板(8)串联，所述温度传感器(4)设置在盒结构(9)上，所述温度传感器(4)与温度控制器(6)连接，所述温度控制器(6)与继电器(5)连接。
10.一种实现边带激光和随机激光转换的装置的方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步:在胆留相液晶(12)溶液中掺杂激光染料分子，在高于液晶清亮点的温度下加热搅拌制得胆留相液晶溶液； 第二步:将掺杂激光染料的胆留相液晶溶液利用毛细管效应注入盒结构(9)内，并用封口胶将盒结构(9)腔体的四周封口 ； 第三步:将盒结构(9)紧贴在加热板(8)的加热面上，并在盒结构(9)上设置温度传感器(4);串联所述直流电源(7)、继电器(5)和加热板(8)，并将温度传感器(4)与温度控制器(6)连接，连接所述温度控制器(6)与继电器(5)，以此控制盒结构(9)内掺杂激光染料的胆留相液晶溶液的温度； 第四步:所述激光器(I)发出的泵浦光(2)经聚焦透镜(3)聚焦后照射到盒结构(9);所述激光染料分子(15)的荧光峰与胆留相液晶反射带交叠时，盒结构(9)射出的出射光(10)为边带激光； 随着盒结构(9)内掺杂激光染料的胆留相液晶溶液的温度逐渐升高时，所述激光染料分子(15)的荧光峰与胆甾相液晶(12)反射带由交叠转变为分离，盒结构(9)射出的出射光(10)为随机激光。
【专利摘要】本发明公开了一种实现边带激光和随机激光转换的装置及方法，所述装置包括激光器、盒结构、以及连接盒结构的加热装置；其中，在所述盒结构内部填充掺杂激光染料的胆甾相液晶混合溶液。所述方法包括：将装有掺杂激光染料的胆甾相液晶盒与加热装置相连接；当泵浦光照射到所述盒结构上时，调节胆甾相液晶盒的温度，实现边带激光和随机激光的转换。本发明的装置及方法具有简单易实现，能耗低，输出激光波长、线宽可调控的特点。
【IPC分类】G02F1-137
【公开号】CN104849932
【申请号】CN201510294176
【发明人】叶莉华, 王雁, 顾兵, 冯洋洋, 崔一平
【申请人】东南大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年6月1日