液晶微壳可调谐激光发射特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）液晶微壳可调谐激光发射特性研究硕士研究生：杨月指导教师：吕月兰副教授企业导师：张然高级工程师工程领域：光学工程论文主审人：刘永军副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）液晶微壳可调谐激光发射特性研究硕士研究生：杨月指导教师：吕月兰副教授学位级别：工程硕士工程领域：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年4月26日论文答辩日期：2018年6月8日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U

2、.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）InvestigationofEmissionCharacteristicsofTunableLiquidCrystalMicroshellLaserCandidate:YangYueSupervisor:AssociateProf.LuYuelanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:Opti

3、calEngineeringDateofSubmission:Apr.26,2018DateofOralExamination:Jun.8,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

4、以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉

5、密学位论文待解密后适用本声明。本论文（在授予学位后即可在授予学位12个月后解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日液晶微壳可调谐激光发射特性研究摘要近些年来，微型光学元件的研究进展倍受关注。尺寸小、速度高、制造简单、价格低、具有非线性特性和可调谐性是人们所追求的主要特性。如今，大多数用光刻的方法去制造光学微型器件。未来，采用自组装方法则是生产更小、更便宜设备的最佳选择。基于回音壁模式（Whisperinggallerymode,WGM）的光学微腔作为一

6、种微型光学元件，近年来受到各国学者们的争先研究。液晶由于具有双折射和分子重构能力的特性已在光学器件中具有重要的地位。将液晶与WGM模式光学微腔相结合，制备成液晶光学微腔，具有液晶和微腔的双重优点，同时在传感器件的应用上具有高的灵敏度。本论文设计了一种染料掺杂液晶包裹二氧化硅光纤微球的液晶微壳激光器件并研究其发光特性，验证了胆甾相液晶和向列相液晶微壳内的谐振特性，同时实现了液晶微壳的温度可调谐。为液晶微腔激光器件的研究提供新思路，解决了以往固态微腔难以调谐和液态微腔结构不稳定的问题。具体的研究内容包括：1、选择最优的方

7、法设计和制备液晶微壳。利用熔接机制备二氧化硅光纤微球，作为液晶微壳的支撑物。通过多次测试对比，选择合适的手性剂和染料浓度，配置了三种不同手性剂浓度的胆甾相液晶混合物和一种向列相液晶混合物。将染料掺杂胆甾相液晶（Dye-dopedcholestericliquidcrystal,DDCLC）和染料掺杂向列相液晶（Dye-dopednematicliquidcrystal,DDNLC）包裹在光纤微球外部，形成液晶微壳结构。利用采用聚酰亚胺（Polyimide,PI）先包裹二氧化硅光纤微球的方法优化微壳结构，使DDCLC包

8、裹更加完整。2、首先使用三维时域有限元差分法（Three-dimensionalfinite-differenttime-domain,3D-FDTD）方法建立了DDCLC微壳的仿真模型，模拟了DDCLC微壳内WGM谐振行为。利用532nm脉冲激光器泵浦DDCLC微壳，产生了两种激光模式（WGM和PBG模式激光）。通过测量激光阈值和改变手性剂浓