一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备技术

本发明专利技术公开了一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备。该聚合物胆甾相液晶激光器，包括激光器主体，激光器主体包括透光导电基板、聚合物胆甾相液晶层、贵金属反射层和谐振腔单元；透光导电基板上具有平行取向层；聚合物胆甾相液晶层设于所述平行取向层的表面；贵金属反射层与聚合物胆甾相液晶层间隔相对设置；所述谐振腔单元夹设于贵金属反射层与聚合物胆甾相液晶层之间；谐振腔单元内填充有平面光波导，平面光波导包括钙钛矿量子点层和透明分隔层，透明分隔层分设于钙钛矿量子点层上朝向聚合物胆甾相液晶层和贵金属反射层的两表面。通过以上结构设计，该聚合物胆甾相液晶激光器激光阈值低、辐射强度高且可重复性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备


[0001]本专利技术涉及激光器
，尤其是涉及一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备。

技术介绍

[0002]激光器通常由泵浦源、谐振腔和增益介质三部分组成。增益介质一般为发光染料或者半导体发光材料，泵浦源作为外部能量源，让增益介质产生粒子数反转，而谐振腔选择频率波长一定的光进行增益放大，当产生的光的增益大于损耗的阈值，激光器即可产生激光出射。目前最常用的激光器是半导体激光器，但半导体激光器温度特性差、输出光容易发散而且易产生噪声，在一些场合并不适合运用。与之相对，胆甾相液晶作为一种一维光子晶体，具有布拉格反射的特性，能够选择性反射特定波长的光。以此原理制备的胆甾相液晶激光器有着稳定性高、调谐范围大等优点，可以解决半导体激光器存在的一些缺点。然而，液晶激光器的增益介质通常为发光染料，如DCM和PM597，但普通发光染料会使得聚合物稳定液晶激光器的激光阈值高而发射强度低。最近新研究的钙钛矿量子点掺杂型液晶激光器虽然能解决激光阈值高的缺点，但是通常将钙钛矿量子点掺杂入胆甾相液晶的分散性很差，器件的可重复性很低。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种聚合物胆甾相液晶激光器及其制备方法和光学设备。
[0004]本专利技术的第一方面，提出了一种聚合物胆甾相液晶激光器，包括激光器主体，所述激光器主体包括：
[0005]透光导电基板，所述透光导电基板上具有平行取向层；<br/>[0006]第一反射层，所述第一反射层为聚合物胆甾相液晶层，所述第一反射层设于所述平行取向层的表面；
[0007]第二反射层，所述第二反射层为贵金属反射层，所述第二反射层与所述第一反射层间隔相对设置；
[0008]谐振腔单元，所述谐振腔单元夹设于所述第一反射层与所述第二反射层之间；所述谐振腔单元内填充有平面光波导，所述平面光波导包括钙钛矿量子点层和透明分隔层，所述透明分隔层分设于所述钙钛矿量子点层上朝向所述第一反射层和所述第二反射层的两表面。
[0009]根据本专利技术实施例的聚合物胆甾相液晶激光器，至少具有以下有益效果：该聚合物胆甾相液晶激光器在使用时可配合泵浦源使用，当其中的钙钛矿量子点层受泵浦源激发的放大自发辐射(ASE)的辐射光波长刚好与聚合物胆甾相液晶层的反射波段有重叠时，放大自发辐射产生的辐射光就会因聚合物胆甾相液晶层的布拉格反射而被不断反射，反射光进一步激发钙钛矿量子点产生受激辐射，进而不断实现光增益，当产生的光增益大于器件
中因反射与折射造成的光损耗时，即可实现激光出射。并且，该聚合物胆甾相液晶激光器中的钙钛矿量子点层具有较高的荧光量子产率(可达50～100％)，这可使其更容易产生ASE，相应地更容易产生激光出射，进而导致激光器具有更高的发射强度和更低的激光阈值，辐射阈值相比于常见的半导体激光器更低。另外，聚合物胆甾相液晶层作为第一反射层，贵金属反射层作为第二反射层，其具有高于聚合物胆甾相液晶层的反射率，而两反射层的反射率差异使得聚合物胆甾相液晶激光器无需对两个反射层的反射率进行专门差异设计。通过以上结构设计，该聚合物胆甾相液晶激光器激光阈值可低至0.14mJ/cm2、辐射强度高且可重复性好。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述钙钛矿量子点层的材料为CsPbX3钙钛矿量子点，其中，X为Cl、Cl
m
Br3‑
m
、Br、Br
m
I3‑
m
、I中的任一种，0≤m≤3。钙钛矿量子点作为一种高性能发光材料，其中全无机的CsPbX3量子点荧光量子产率高，这类钙钛矿量子点薄膜层产生ASE的阈值极低，同时辐射光的半高宽度窄，可以达到至20nm以下，单色性与线性好。
[0011]谐振腔单元的厚度设置一般需要满足激光的谐振公式，将谐振腔单元的厚度视为光传播的光程L，光程一般需满足L＝发光波长/2*N，N≥1且为整数。在本专利技术的一些实施方式中，所述谐振腔单元的厚度为所述CsPbX3钙钛矿量子点的发光峰波长的一半的整数倍。CsPbX3钙钛矿量子点的发光峰波长一般为400～700nm。
[0012]激光器主体的厚度一般控制在1.0～2.0cm。激光器主体中透光导电基板、第一反射层、谐振腔单元和第二反射层一般依次层叠平行设置。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述聚合物胆甾相液晶层由包括液晶单体、手性掺杂剂、表面活性剂和光引发剂的液晶混合物经紫外光聚合而成；优选地，所述液晶混合物包括80～95质量份的液晶单体、1～8质量份的手性掺杂剂、1～5质量份的表面活性剂和0.01～1质量份的光引发剂。其中，液晶单体可采用HCM
‑
009、HCM
‑
008、HCM
‑
006、5CB等，手性掺杂剂可采用RM257、S81、R811、S5011、R5011等，光引发剂可采用Irg651，表面活性剂可采用2
‑
甲基丙烯酸乙酯。由液晶单体和手性掺杂剂形成具有手性的胆甾相液晶，光引发剂在紫外光照射下引发液晶单体聚合形成聚合物网络，从而形成聚合物胆甾相液晶。而由于聚合物胆甾相液晶层具有手性，从低反射率的聚合物胆甾相液晶层出射的激光也因此能具有手性。
[0014]贵金属反射层具有高反射率，在本专利技术的一些实施方式中，所述贵金属反射层的材质选自金、银中的至少一种，优选为银。
[0015]透明分隔层的设置可将钙钛矿量子点层与两侧的第一反射层和第二反射层分隔开。在本专利技术的一些实施方式中，所述透明分隔层的材质选自氟化锂、三氧化二铝中的至少一种。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述激光器主体还包括间隔模块，所述间隔模块分别与所述第一反射层和所述第二反射层抵接而形成容置空间，所述容置空间用于容置所述谐振腔单元。间隔模块的材质可采用氟化锂(LiF)，间隔模块具体从第一反射层和第二反射层之间钙钛矿量子点层的周向包覆钛矿量子点层。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，聚合物胆甾相液晶激光器还包括泵浦源，所述泵浦源用于向所述激光器主体提供泵浦能量。
[0018]本专利技术的第二方面，提出了本专利技术第一方面所提出的任一种聚合物胆甾相液晶激
光器的制备方法，包括以下步骤：
[0019]S1、准备具有平行取向层的透光导电基板；具体可在透光导电基板上旋涂配向层材料(如聚乙烯醇)，而后进行平行取向，制得具有平行取向层的透光导电基板；
[0020]S2、在所述平行取向层上制备聚合物胆甾相液晶层；具体可在平行取向层上旋涂包括液晶单体、手性掺杂剂、表面活性剂和光引发剂的液晶混合物，而后进行紫外光照射聚合，形成聚合物胆甾相液晶层；或者，可将步骤S1中透光导电基板上设有平行取向层的一面，与另一透光导电基板间隔平行设置，制备液晶盒，而后向液晶盒内填充包括液晶单体、手性掺杂剂、表面活性剂和光引发剂的液晶混合物，随后对液晶盒进行紫外光照射，再将液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物胆甾相液晶激光器，其特征在于，包括激光器主体，所述激光器主体包括：透光导电基板，所述透光导电基板上具有平行取向层；第一反射层，所述第一反射层为聚合物胆甾相液晶层，所述第一反射层设于所述平行取向层的表面；第二反射层，所述第二反射层为贵金属反射层，所述第二反射层与所述第一反射层间隔相对设置；谐振腔单元，所述谐振腔单元夹设于所述第一反射层与所述第二反射层之间；所述谐振腔单元内填充有平面光波导，所述平面光波导包括钙钛矿量子点层和透明分隔层，所述透明分隔层分设于所述钙钛矿量子点层上朝向所述第一反射层和所述第二反射层的两表面。2.根据权利要求1所述的聚合物胆甾相液晶激光器，其特征在于，所述钙钛矿量子点层的材料为CsPbX3钙钛矿量子点，其中，X为Cl、Cl
m
Br3‑
m
、Br、Br
m
I3‑
m
、I中的任一种，0≤m≤3。3.根据权利要求2所述的聚合物胆甾相液晶激光器，其特征在于，所述谐振腔单元的厚度为所述CsPbX3钙钛矿量子点的发光峰波长的一半的整数倍。4.根据权利要求1所述的聚合物胆甾相液晶激光器，其特征在于，所述聚合物胆甾相液晶层由包括液晶单体、手性掺杂剂、表面活性剂和光引发剂的液晶混合物经紫外光聚合而成；优选地，所述液晶混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小文，林炜熙，姜小芳，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：