23340.向列相液晶染料填充光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性及光激發(fā)特性研究

1、分類號：O43密級：公開學(xué)校代碼：10418學(xué)號：201107011碩士學(xué)位論文向列相液晶染料填充光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性向列相液晶染料填充光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性及光激發(fā)特性研究及光激發(fā)特性研究Astudyontheelectricaltunablelasingacteristicsofnematicliquidcrystalphotoniccrystaldopedwithlaserdye作者姓名：羅才秀學(xué)院名稱：物理與電子信息學(xué)

2、院一級學(xué)科名稱：物理學(xué)二級學(xué)科名稱：光學(xué)指導(dǎo)教師：謝應(yīng)茂二○一四年六月十五日贛南師范學(xué)院碩士學(xué)位論文I摘要摘要基于液晶的電控雙折射效應(yīng)，通過改變外加電場方向?qū)崿F(xiàn)對光子晶體局域模的調(diào)控。建立增益介質(zhì)—激光染料的增益唯象模型研究染料摻雜光子晶體的光激發(fā)特性。本文利用傳輸矩陣法和時(shí)域有限差分法數(shù)值計(jì)算了向列相液晶染料填充光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性及光激發(fā)特性。首先，數(shù)值計(jì)算了含一液晶染料缺陷層一維光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性及光激發(fā)特性。先建立

3、了含一液晶染料缺陷層一維光子晶體的結(jié)構(gòu)模型，利用傳輸矩陣法數(shù)值計(jì)算其泵浦前和泵浦后的透射譜，還數(shù)值計(jì)算了不同夾角對應(yīng)的局域模的透射率與增益系數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明：當(dāng)夾角?在(090)范圍內(nèi)變化時(shí)，局域模波長最大調(diào)控量為11nm；激光染料泵浦后不改變局域模的位置，只改變局域模的透射率；當(dāng)夾角?一定時(shí)，隨著增益系數(shù)0c的增大，局域模的透射率先變大后變小，不同波長的局域模對應(yīng)于不同的泵浦閾值；隨著夾角?的增大，各局域模的品質(zhì)因子增大，對應(yīng)的泵浦

4、閾值逐漸減小。其次，研究了液晶染料填充一維光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性及光激發(fā)特性。先建立了液晶染料填充一維光子晶體的物理模型，利用傳輸矩陣法數(shù)值計(jì)算了液晶染料填充一維光子晶體泵浦前和泵浦后的透射譜，還數(shù)值計(jì)算了不同夾角?對應(yīng)的局域模的透射率與增益系數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明：與含一液晶染料缺陷層一維光子晶體的結(jié)果進(jìn)行對比，液晶染料填充一維光子晶體缺陷模波長調(diào)控量大得多；在泵浦功率一定時(shí)，液晶染料填充一維光子晶體泵浦后的增益效果更明顯，并且各局域

5、模對應(yīng)的泵浦閾值要小得多；品質(zhì)因子越高的局域模對應(yīng)的泵浦閾值越低；對于某一確定波長的垂直入射的光波，可以通過改變外加電場的夾角來實(shí)現(xiàn)光波的通行與截止。最后，研究了液晶染料填充二維光子晶體的電控可調(diào)光學(xué)特性及光激發(fā)特性。先建立了完美二維光子晶體和液晶染料填充二維光子晶體的物理模型，通過時(shí)域有限差分法和完美吸收邊界條件計(jì)算了完美二維光子晶體的禁帶結(jié)構(gòu)，液晶染料填充二維光子晶體泵浦前后的波譜圖以及激光染料的閾值特性和光場分布圖。計(jì)算結(jié)果表明：

6、完美二維光子晶體有范圍為5835nm6363nm的禁帶結(jié)構(gòu)；隨著夾角?的增大，局域模波長向波長短的方向移動。并且，夾角?在(090)范圍內(nèi)變化時(shí)，局域?？烧{(diào)量為16nm；液晶染料填充二維光子晶體泵浦后并不改變局域模的位置，只改變了局域模的電場強(qiáng)度；隨著夾角?的增大，局域模對應(yīng)的泵浦閾值逐漸減小，并且局域模的相對光強(qiáng)變化得更快；當(dāng)泵浦功率大于泵浦閾值時(shí)，局域模的相對光強(qiáng)與泵浦功率0c成線性關(guān)系；當(dāng)光波波源波長為局域模波長時(shí)，光場能量集中分