本文报道了基于液晶/聚合物光栅的可调谐双波长有机激光器的制备, 并研究了激光器出射激光的电调谐以及周期调谐性能。利用激光染料4-二氰亚甲基-2-甲基-6-对-二甲基氨基苯乙烯-4H-吡喃(DCM)和有机半导体材料聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔](MEH-PPV)同时作为增益介质, 液晶/聚合物光栅作为谐振腔得到可调谐双波长有机激光器, 对激光器施加电压或者改变液晶/聚合物光栅的周期可调谐激光器的出射波长。双波长有机激光器从DCM和MEH-PPV中出射的激光波长分别为608.3 nm和632.1 nm, 在外加电场的作用下, 出射激光波长分别蓝移了96 nm和1.7 nm。随着光栅周期从394 nm增加到406 nm, 出射激光波长分别红移了18.4 nm和19.2 nm。本工作为可调谐有机双波长激光器的研究提供了有益的指导和借鉴意义。

聚合物分散液晶全息光栅具有电场可调的特点,材料中掺杂纳米银颗粒, 能够有效降低光栅的驱动电压.由于聚合动力学的影响, 会造成纳米银颗粒在光栅中的非均匀分布, 即纳米银在聚合物和液晶区分布含量不均匀, 表现出不同的电场调控特性.通过等效电路建模的方法研究驱动电压阈值与所施加交流电场的频率之间的关系.根据Maxwell-Wagner效应建立纳米银分别被液晶和聚合物包围的等效电路模型, 具体研究在液晶条纹中, 纳米银含量占总纳米银比例不同的条件下, 纳米银掺杂的聚合物分散液晶全息光栅的介电弛豫时间和弛豫振荡的频率数值变化, 进一步调节驱动电场频率, 获得更低的驱动电压阈值.通过最优驱动电场频率范围来初步确定纳米银在光栅中的分布结构, 并证明纳米银颗粒集中在液晶条纹, 少量分布在聚合物条纹中.

介绍了聚合物分散液晶的形成过程和电光特性。用全息法制备了聚合物分散液晶光栅(H-PDLCG)，并设计了相应的控制电源系统，在此基础上制作并研究了单通道和双通道基于聚合物分散液晶光栅的电控光斩波器。实验结果表明，基于聚合物分散液晶光栅的电控光斩波器具有响应速度快、无运动部件、易于操作和集成等特点，其通过控制界面改变调制频率和占空比的特点更是传统机械斩波器所不具备的。该器件在调频光学系统中有着良好的应用前景。

为了降低全息聚合物分散液晶光栅的驱动电压并提高其对比度，基于偏振原理设计了一种新型电调谐光栅。对传统的全息聚合物分散液晶(HPDLC)光栅进行了基板表面取向处理，加强液晶的均一排列程度，消除了液晶区域内的散射；然后，在光栅前面放置扭曲向列(TN)偏振调谐器，通过调节入射光的偏振方向，实现光栅内液晶折射率的变化，进而改变与聚合物折射率的差别，实现衍射强度的调谐。实验结果表明：光栅的阈值电压降低到了0.75~0.8 V，对比度提高到了245∶1，是传统HPDLC光栅的6~7倍，同时也大幅降低了散射损失且稳定性良好，可满足高端光学设备及显示产品方面的需求。

使用3种分子结构不同的单体材料体系制备了全息聚合物分散液晶光栅,对所制备光栅的形貌、衍射特性、驱动特性、单体双键转化率等进行了研究。研究结果表明:体系中单体材料结构刚性的增加有助于相分离结构的改善。由柔性单体制备的光栅样品,双键转化率低,光栅液晶区域液晶微滴尺寸小,驱动电压高;刚性适度的样品,其光栅液晶区域液晶微滴较大,衍射能力达到96％,实际衍射效率为82%,且曝光结束后单体的单体双键转化率达到了57％,驱动电压为8.3 V/μm;随着单体材料结构刚性的继续增加,光栅液晶微滴反而变小,液晶区域变窄,驱动电压升高。因此,合理增加单体的刚性程度有助于提高光栅相分离及光栅的电光特性。

设计了全息光路,采用一次曝光方法制备了基于聚合物分散液晶材料体系的二维可调谐液晶光栅。采用偏光显微镜和原子力显微镜对光栅的形貌进行检测,并利用He-Ne激光器对光栅的电光特性进行测定。结果表明,该光栅具有清晰的二维结构,衍射图样为空间点阵,衍射效率具有电场可调谐性。实验表明,改进的光路设计可制备多种形式的可调谐液晶器件。