Лазерные резонаторы образованы хиральным нематическим жидким кристаллом, легированным флуоресцентным красителем. Жидкий кристалл создает фотонную запрещенную зону в лазерном резонаторе. Международная группа исследователей продемонстрировала технику, которая позволяет лазеру электрически переключать излучение между длинноволновым и коротковолновым краями фотонной запрещенной зоны, просто прикладывая напряжение 20 В. Они сообщают о своей работе на этой неделе в журнале Applied Physics Letters от AIP Publishing.
«Наш вклад состоит в том, чтобы найти способ изменить ориентацию дипольного момента перехода усиливающей среды [флуоресцентный краситель] в структуре ХЖК и добиться выбора режима между длинноволновыми и коротковолновыми краями без настройки положения фотонной запрещенной зоны ", – сказал Чун-Та Ван, автор статьи. «Мы также продемонстрировали систему CLC, стабилизированную полимером, которая улучшила стабильность лазера, характеристики генерации и пороговое напряжение."
Лазеры CLC работают через набор жидких кристаллов, которые самоорганизуются в спиральные узоры, которые затем действуют как резонатор лазера. Эти спирали хиральные, то есть они закручиваются в одном направлении, что позволяет настраивать их в широком диапазоне длин волн. В то время как многие лазеры, такие как лазерные диоды, используемые в DVD-плеерах, имеют фиксированный цвет, многие лазеры CLC можно настроить на несколько цветов в видимом спектре света и за его пределами.
Помимо настройки длины волны генерации, одной из актуальных областей исследований является поиск различных способов настройки длины волны путем переключения режима генерации с одного края запрещенной зоны фотонов на другой. Некоторые попытки до сих пор предполагали, что можно переключаться между длинноволновыми и коротковолновыми фронтами.
Работа группы Вана демонстрирует, что такое переключение режимов возможно путем приложения электрического поля постоянного тока к флуоресцентному красителю, изменяя его параметр порядка, не влияя на спектральное положение его запрещенной зоны. Исследователи протестировали три смеси, варьируя соотношение жидких кристаллов и красителей и записывая их лазерную мощность с помощью волоконно-оптической спектрометрии.
Они обнаружили, что для всех образцов было возможно перейти от генерации на коротковолновой границе к генерации на длинноволновой границе, сдвиг почти на 40 нанометров и всего 20 вольт. Более того, стабилизированный полимером планарный образец ХЖК смог использовать свою дополнительную структурную стабильность для обратимого переключения между двумя режимами и показал улучшенные характеристики и пороговое напряжение.
«Было проведено много расчетов того, как достичь этого явления в этой области, но, насколько нам известно, это первый раз, когда это было доказано экспериментально», – сказал Ван.
Забегая вперед, Ван сказал, что широкое использование лазеров CLC все еще намечено на будущее. Тем временем он и его команда надеются расширить наше понимание выбора мод на краю зоны с помощью электричества в других типах фотонных кристаллов.