球形液晶激光器制造技术

本发明专利技术涉及用作激光点源的手性液晶的一个或多个液滴。源的形状为手性液晶的液滴(1)，并且在液晶中优选分散活性介质。源为球形，并具有优选在几纳米和100微米之间的尺寸。液滴由手性液晶（1）构成，该手性液晶在活性介质的发射范围内具有选择性反射，并可以是胆甾液晶，所述胆甾液晶是向列液晶与手性掺杂剂或任何其它手性液晶相的混合物，所述其它手性液晶相优选为蓝相、铁电相、反铁电相、软物质的铁电相或另一种手性相的任一种，其本身无需是手性的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术用于生产激光器，更具体地，用于生产染料激光器的领域。
技术介绍
用于生产微电子和光电子电路的现代技术允许高效率地生产微型激光器。二极管半导体微型激光器尤其为人所知，因为它们是最常使用的激光器类型。在通电时，半导电p-n结周围的薄层用作发光的活性介质。这种活性激光区域必须在谐振腔内，可以以几种不同方式来制造该谐振腔。就谐振器的类型而言，主要的半导体激光器类型为Fabry-P6r0t、DFB 和 VCSEL。Fabry-Perot激光器最简单并且目前应用最广。其谐振腔是通过在两侧并沿着晶体结构破坏包含P-n结的半导体晶体来制成的。以这种方式，建立了两个完全平坦的平行表面来用作镜子。光沿着P-n结行进，在作为激光光束离开二极管之前，被这些表面反射数次。在DFB (分布式反馈)激光器的情况下，光也沿着结行进。这里，二极管两端的镜子是通过向其中蚀刻衍射光栅来制成的。这种衍射光栅具有被称为一维布拉格(Bragg)镜的高低折射率的周期性结构，由于光的干涉，其可以选择性反射特定的波长，即激光器发射光的波长。以这种方式，建立了比在Fabry-P6rot激光器的情况下更好的镜子，因为此时激光器具有更窄的谱线。与上述激光器不同，VCSEL (垂直腔面发射激光器)垂直于p-n结发射激光。在这种情况下，必须以谐振腔的谐振效应在垂直于结的方向上是最大的方式来制造该谐振腔；为此，镜子处于结平面中。通过交替沉积具有交替高低折射率的固体平层来制造镜子。反射的物理原理与DFB激光器的情况相同，只是这里方向和生产方法不同。所有以上类型的谐振腔都是一维光学微谐振器，其也可以称为线性微谐振器。这些谐振腔将光波限制在仅一个方向，即垂直于镜子的方向。此外，基于回音壁微谐振器的微型激光器的生产方法是已知的。在这种情况下，透明球体或者液滴的行为与光学谐振器一样。如果液滴内部的介质的折射率大于外部的折射率，则光可以从边界全反射回液滴。以这种方式，得到光的圆形轨道，该光从表面全反射很多次并回到同一点。如果轨道长度与多个波长相等，就满足谐振条件，并且液滴就起到光学谐振器的作用。通常，谐振器中的光源就是分散在液滴中且使用外部光泵浦的荧光染料。液滴发射的光谱包括与圆谐振轨道相对应的谐振峰值。如果利用脉冲激光器泵浦液滴并且染料具有受激发射效应，则超过了激光器操作的阀值。现在，谐振器发射单模或者多模光。一段时间以来，我们已经从参考文献熟知基于胆甾(手性向列)液晶和液晶蓝相生产染料激光器的方法。在Harry Coles和Stephen Morris的评述文章Liquid-crystallasers, Nature Photonics,第4卷，676-685 (2010)中给出了基于掺有激光染料的胆留液晶的染料激光器的评述。基于胆留液晶的染料激光器的主要功能原理是基于胆留相的一维螺旋结构，其是自发形成的并是这种相的特性。由于光学各向异性大，即光沿着胆留分子传播的速率与穿过胆留分子传播的速率之间的差异大，因此胆留相中的分子的螺旋结构代表了一种折射率沿螺旋周期性变化的光学介质。于是，这种介质自发建立了一维的光学调制结构，其周期在IOOnm和100 μ m的量级之间，并且可以通过选择物质或者混合数种不同物质而被改变。折射率一维调制的结果是，光沿着螺旋传播的分散关系中出现禁带，也称为光子带隙。在这样的物质中不允许传播频率处于禁止频带中的光。这种物质的特殊特性是，如果光的频率(间接地，其波长)落在禁止分散带中，在螺旋方向上落在胆留液晶上的光会反射。因此，胆留相建立了一维(ID)光子晶体。可以将这样的ID光子晶体用作布拉格镜，其限制了空间并建立了 ID光学激光谐振器。还知道基于胆留相的布拉格镜的特殊变化，其中使用一对相同的胆甾镜，同时在他们之间放置薄的介电层。这样的结构也建立了 ID光学激光谐振器，其中通过用激光染料掺杂液晶或者薄介电层来实现激光器功能。所有这种基于胆留液晶的染料激光器都在精确确定的方向上发射相干激光。在参考文献中，可以发现两种用于3D球形激光器向空间中的所有方向均匀发射相干激光的技术方案。在专利登记文件US4.829.537中，Th.M.Baer描述了一种技术方案，用于基于由固体激光活性物质制成的球形谐振器的球形激光器。球形激光谐振器具有各向同性球体的形状，由激光活性材料生产，并涂有薄的反射层。将该反射层的光学透射率制成使其透射可以用来通过外源从球形谐振器泵浦激光活性材料的所有光，同时，该层强烈地反射其自己在球形谐振器内部形成的电磁振荡模式的波长。以上的专利登记还描述了光耦合到外部泵浦光源和泵浦活性介质的各种方式，如使用光纤或者棱镜。本专利技术的作者给出了技术方案的示例，即利用激光二极管光学泵浦Nd:YAG微小球体。以上登记文件并未针对以下明显问题给出任何解决方案:将由球半径确定的激光活性球体的EM振荡模式的频率与由活性介质(在这种情况下为Nd:YAG材料)的特性确定的受激发射的频率相匹配。因此所提出的球形激光器的技术缺点在于，具有表面反射器的球形谐振器的受激发射的幅度的温度敏感性大，这是谐振器的温度伸长率所导致的。由S.S.Townsend 和 R.LaComb 编写的专利登记文件 US2006/0227842A1 描述了与在专利文件US4.829.537中描述的相类似的球形激光器的技术实现。作者描述了一个填充活性激光介质的球形透明碗。球形碗的内表面涂布有部分反射层，从而该碗可以形成球形光学谐振器。上述作者解释了填充谐振器的活性激光介质的受激发射是由外部影响引起的。当受激发射克服谐振器中的损耗时，就得到了均匀分布和发射的激光。作者还描述了一种技术方案，其中在碗(谐振器)的中间放置反射球体，而活性介质填充于形成在外部碗与碗中心的球体之间的壳的空间。从参考文献中可知对液晶和各向同性液体的混合物的研究，该混合物形成了被称作聚合物分散液晶(缩写为roLC)的特殊类型物质。在这些混合物中，液晶和各向同性液体并不反应，使得液晶自发从混合物中分离出来，形成微小液滴。对于向列液晶的情况而言，知道液滴中的液晶的不同分子结构；还知道胆留液晶形成的液滴结构。倘若液晶的液滴小于可见光的波长，聚合物中的液晶的微小液滴的分散表示一种特征性电光现象。在这种情况下，液滴中的分子的布置在外部电场的影响下改变，还引起这种混合物薄层的外观变化，这种混合物薄层在电场强度的特定值以上变得透明。可以在Paul S.Drzaic的书“LiquidCrystal Dispersion，，(World Scientific Publishing Company, Singapore, 1995)中找至丨J这种文献的评述。参考文献中不包括将胆留液晶的微小液滴用作光学3D布拉格型微谐振器的报告，该光学3D布拉格型微谐振器可以被用作激光的3D源。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微观激光源，即相干单色光源，其可以集成到光学集成电路的处理中以及为发光目的而分散光信号，并且也可以用于显微镜、显示技术和全息摄影。用于此目的的光源必须是相干的，即其必须发射单波长的光，而该光必须是相连接的。有时，期望激光源向所有的方向发射光，并且其发射的光的波长可易于改变。在其它情况下，期望光源在特定的方向发射光，同时该光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·穆塞维奇，M·胡马尔，
申请(专利权)人：约瑟夫·斯特凡学院，
类型：
国别省市：