一种基于SU8光栅的可调谐液晶激光器及制作方法与流程

本发明属于光电子器件技术领域，具体涉及一种基于su8光栅的可调谐液晶激光器及制作方法。

背景技术：

液晶激光器具有无需外加谐振腔、尺寸微小、成本低、易获得、结构简单、调谐范围宽等优点，但是传统液晶盒激光器，在外加泵浦光的作用下，出射激光方向与玻璃基板方向垂直，出射激光强度较弱。由上下ito电极施加交流电压，形成平行螺旋轴方向的电场，在电场的作用下，液晶分子的螺旋排列很容易被破坏，导致出射激光关断，进而导致波长调谐输出效果不稳定。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于su8光栅的可调谐液晶激光器，包括ito玻璃基板，两个ito玻璃基板之间均匀设置有su8光栅，su8光栅通道中填充手性液晶和染料的混合物，所述两个ito玻璃基板电极之间通过交流电源施加交流电压。

一种基于su8光栅的可调谐液晶激光器的制作方法，包括以下步骤，

步骤1，清洗ito玻璃基板，然后烤干去水，在其中一个ito玻璃基板上形成su8薄膜；

步骤2，将光刻胶均匀涂敷在ito玻璃基板上，控制su8薄膜厚度为20μm，烘箱烘烤使膜体固化；

步骤3，采用皮秒激光加工技术，在su8薄膜中形成su8光栅，su8光栅周期为50μm，su8光栅槽宽度为20μm；

步骤4，用另外一个ito玻璃基板覆盖具有su8光栅的ito玻璃基板，制作液晶盒，手性液晶和染料的混合物利用毛细作用注入液晶盒中封盒；

步骤5，将泵浦源通过柱透镜垂直聚焦到ito玻璃基板上，在两个ito玻璃基板电极之间施加交流电压，形成垂直于ito玻璃基板的电场，在泵浦源的作用下获得由侧面出射的激光，即平行于ito玻璃基板方向。

步骤3所述皮秒激光加工技术采用皮秒激光器进行，皮秒激光器为ld泵浦nd:yag倍频532nm大功率准连续激光器，激光频率10khz，脉宽4ps，功率40mw。

步骤4所述手性液晶和染料的混合物由向列相液晶teb30a、手性剂s-811和激光染料dcm组成，且向列相液晶teb30a、手性剂s-811和激光染料dcm按比例73.4％、25.6％和1％均匀混合。

步骤5所述泵浦源为固体nd：yag倍频532mm波长的脉冲激光器作为泵浦光源，脉冲频率为3hz，脉宽20ns。

本发明的有益效果，本发明装置将液晶激光器构建在su8光栅中，获得侧面辐射即与ito玻璃基板方向平行，易于集成化；两个ito玻璃基板之间的su8光栅的每一个通道相当于一个独立的激光谐振腔，因此多个通道同时辐射激光可以大幅度提高出射激光强度，并且由上下ito玻璃基板电极通过交流电源施加交流电压，形成垂直于手性液晶螺旋轴方向的电场，在电场作用下，手性液晶分子取向改变，螺距缓慢改变，达到稳定的波长调谐输出效果，利用电场调谐输出波长的方法方便、快捷，避免手性液晶分子螺旋排列的破坏，导致出射激光关断；本发明激光器可以应用于平面显示、光学编码、探测传感等技术领域。

附图说明

图1为本发明激光器结构示意图；

图2为su8光栅通道中手性液晶排列示意图；

1-ito玻璃基板，2-su8光栅，3-手性液晶，4-交流电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种基于su8光栅的可调谐液晶激光器，包括ito玻璃基板1，两个ito玻璃基板1之间均匀设置有su8光栅2，su8光栅2通道中填充手性液晶3和染料的混合物，所述两个ito玻璃基板1电极之间通过交流电源4施加交流电压。

一种基于su8光栅的可调谐液晶激光器的制作方法，具体操作如下，包括以下步骤，

步骤1，将切割好的ito玻璃基板1经过乙醇、异丙醇，去离子水超声清洗10分钟，在烘箱100℃下烘烤30min，去除水分，ito玻璃基板1为10mm×10mm；

步骤2，将su8光刻胶均匀涂敷在ito玻璃基板1上，采用涂膜器控制su8薄膜厚度为20μm，烘箱90℃下烘烤30min前烘，使膜体固化；

步骤3，利用ld泵浦nd：yag倍频532nm大功率连续激光器刻蚀光栅，激光通过显微聚焦系统后聚焦在ito玻璃基板1的su8薄膜上，通过二维精密移动平台控制su8光栅2的周期，控制su8光栅2周期为50μm，su8光栅2槽宽度为20μm，被激光曝光后的su8薄膜，烘箱95℃下烘烤2min使其被曝光的部分充分聚合反应，用负光显影液洗掉未曝光的部分，显影时间为45s，之后迅速用离子水清洗，随后在95℃下烘烤1h进行硬烘、坚膜，并完全蒸发掉光刻胶中的溶剂，su8光栅2制作完成；

步骤4，用另外一个ito玻璃基板1覆盖具有su8光栅2的ito玻璃基板1，制作液晶盒，手性液晶3和染料的混合物利用毛细作用注入液晶盒中封盒；

步骤5，将泵浦源通过柱透镜垂直聚焦到ito玻璃基板1上，在两个ito玻璃基板1电极之间施加交流电压，形成垂直于ito玻璃基板1的电场，手性液晶3分子取向改变，进而手性液晶3螺距缓慢变化，调谐出射激光波长，在泵浦源的作用下获得由侧面出射的激光，即平行于ito玻璃基板1方向。

步骤3所述皮秒激光加工技术采用皮秒激光器进行，皮秒激光器为ld泵浦nd:yag倍频532nm大功率准连续激光器，激光频率10khz，脉宽4ps，功率40mw。

步骤4所述手性液晶3和染料的混合物由向列相液晶teb30a、手性剂s-811和激光染料dcm组成，且向列相液晶teb30a、手性剂s-811和激光染料dcm按比例73.4％、25.6％和1％均匀混合。

步骤5所述泵浦源为固体nd：yag倍频532mm波长的脉冲激光器作为泵浦光源，脉冲频率为3hz，脉宽20ns。

技术特征：

技术总结
一种基于SU8光栅的可调谐液晶激光器及制作方法，包括ITO玻璃基板、SU8光栅、手性液晶和交流电源，本发明装置将液晶激光器构件在SU8光栅中，获得侧面辐射即与ITO玻璃基板方向平行，易于集成化；两个ITO玻璃基板之间的SU8光栅的每一个通道相当于一个独立的激光谐振腔，因此多个通道同时辐射激光可以大幅度提高出射激光强度，由上下ITO玻璃基板电极通过交流电源施加交流电压，形成垂直于手性液晶螺旋轴方向的电场，在电场作用下，手性液晶分子取向改变，螺距缓慢改变，达到稳定的波长调谐输出效果，利用电场调谐输出波长的方法方便、快捷，避免手性液晶分子螺旋排列的破坏，导致出射激光关断；本发明激光器可以应用于平面显示、光学编码、探测传感等领域。

技术研发人员：乌日娜;岱钦;李业秋
受保护的技术使用者：沈阳理工大学
技术研发日：2018.07.25
技术公布日：2019.01.01