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

2、院一級學科名稱：物理學二級學科名稱：光學指導教師：謝應茂二○一四年六月十五日贛南師范學院碩士學位論文I摘要摘要基于液晶的電控雙折射效應，通過改變外加電場方向實現(xiàn)對光子晶體局域模的調控。建立增益介質—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域有限差分法數(shù)值計算了向列相液晶染料填充光子晶體的電控可調光學特性及光激發(fā)特性。首先，數(shù)值計算了含一液晶染料缺陷層一維光子晶體的電控可調光學特性及光激發(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構模型，利用傳輸矩陣法數(shù)值計算其泵浦前和泵浦后的透射譜，還數(shù)值計算了不同夾角對應的局域模的透射率與增益系數(shù)的關系。結果表明：當夾角?在(090)范圍內變化時，局域模波長最大調控量為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；當夾角?一定時，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于不同的泵浦閾值；隨著夾角?的增大，各局域模的品質因子增大，對應的泵浦

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光學特性及光激發(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)值計算了不同夾角?對應的局域模的透射率與增益系數(shù)的關系。結果表明：與含一液晶染料缺陷層一維光子晶體的結果進行對比，液晶染料填充一維光子晶體缺陷模波長調控量大得多；在泵浦功率一定時，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、模對應的泵浦閾值要小得多；品質因子越高的局域模對應的泵浦閾值越低；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光學特性及光激發(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，通過時域有限差分法和完美吸收邊界條件計算了完美二維光子晶體的禁帶結構，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。計算結果表明：

6、完美二維光子晶體有范圍為5835nm6363nm的禁帶結構；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)范圍內變化時，局域?？烧{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度；隨著夾角?的增大，局域模對應的泵浦閾值逐漸減小，并且局域模的相對光強變化得更快；當泵浦功率大于泵浦閾值時，局域模的相對光強與泵浦功率0c成線性關系；當光波波源波長為局域模波長時，光場能量集中分