首先从理论上计算出了染料(DCM)掺杂液晶激光器的泵浦阈值能量为9.2×10-7 J, 从而选定了最适合的泵浦光源, 并在此基础上设计了相应的泵浦光路。 通过检测输出激光的光强和波长, 从光栅周期、 外加电场两个方面着手对激光器的输出光谱进行了特性研究, 结果表明, 通过改变光栅周期就可以实现出射激光波长在100 nm范围内(585～685 nm)的调谐, 符合理论计算值。 与此同时, 通过施加外加电场也可以实现出射波长的调谐, 虽然调谐范围较小, 但是也实现了输出激光强度的调谐, 强度调谐幅度高达90.2%。 染料掺杂液晶激光器的波长和光强双向可调谐特性, 大大拓展了其在全光网络通信的应用前景。 但是, 当电场从0 V·μm-1增加到20 V·μm-1时, 出射激光的线宽也从0.4 nm增加到了1.5 nm, 在激光器的可调谐应用中也应注意线宽的变化。

将掺杂激光染料DCM 的手性向列相液晶注入全反射型光子晶体光纤微孔中，研究了激光辐射行为。采用固体Nd∶YAG 倍频532 nm 激光作为抽运光，室温下，在各个方向上均能探测到随机激光辐射谱。当抽运光的入射方向与样品轴向成30°，光纤光谱仪沿样品轴向方向以及垂直样品轴向方向探测时，在600~650 nm 范围内不同波段测得多个离散的尖锐随机激光辐射峰，其线宽约为0.2~0.3 nm。当加热样品至各向同性温度时，激光辐射峰消失。光子晶体光纤的微孔中，作为较强散射介质的手性向列相液晶在不同温度下呈现不同分子取向和折射率分布，这是随机激光产生和关闭的根本原因。

设计制作了PM597染料掺杂手性向列相液晶器件，研究了其激光辐射行为。混合激光染料PM597、手性剂S-811、向列相液晶TEB30A，制成平面态织构的手性向列相液晶激光器件。采用固体Nd∶YAG倍频 532 nm 波长激光作为抽运光，在光子禁带短波和长波边沿同时获得波长分别为5711、6155 nm的激光输出。对于器件产生激光辐射的机理，采用光子态密度理论进行了分析，根据实际样品各成分的配比，模拟出态密度随波长的变化曲线。在器件中，光子禁带边沿处光子态密度最大，此处器件阈值较低，容易产生激光辐射。

为了拓展染料掺杂聚合物光纤的应用范围, 利用甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体合成了掺有Coumarin 540和Rhodamine 6G两种激光染料的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物玻璃棒, 并将其拉制成直径约1 000 μm的聚合物光纤。以市售LED灯为光源, 在侧向照明和前端照明两种条件下分别研究了染料掺杂的聚合物光纤中染料的荧光、荧光传输损耗以及光纤的光谱下转换等性质。两种染料的Stokes波长红移幅度分别达到70 nm和50 nm。在掺杂浓度分别为0.01 mg/g 和 0.04 mg/g时, 侧向照明条件下测得两种光纤分别对520 nm和577 nm的荧光的传输损耗为0.336 cm-1和0.343 cm-1。在前端照明条件下, 在光纤输出端获得了较高下转换效率的光谱输出, 其转换效率与染料掺杂浓度和光纤长度有关。这种染料掺杂的聚合物光纤有可能与石英玻璃光纤耦合, 对其所传输的光进行光谱下转换的光频调控以更好地满足不同的应用需求。

通过改变黄色荧光染料5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene（Rubrene）的溶液浓度, 研究了溶液的浓度改变对荧光小分子染料的发光光谱的影响。 采用测试不同浓度Rubrene溶液光致发光（PL）的光谱强度手段, 确定了溶液中染料的最佳浓度, 即最大程度避免或减弱浓度效应（浓度猝灭）且光致发光强度最大时的溶液浓度。 首先确定极限浓度的范围, 然后通过测试范围内的不同浓度的PL光谱强度判断精确的极限浓度位置。 结果表明, 在Rubrene浓度为2×10－3 mol·L-1时, PL光谱强度最大, 并且随着溶液浓度的继续增加, PL光谱强度的降低仅为11%, 进而确定Rubrene分子的极限浓度应该在2×10－3 mol·L-1左右。 通过对比不同掺杂比例的Rubrene: N,N’-Bis(naphthalen-1-y)-N,N’-bis(phenyl)benzidine(NPB)在溶液中的混合体系的PL光谱发现, NPB与Rubrene分子之间存在不完全的能量传递过程, 有利于实现NPB分子和Rubrene分子共同的蓝光和黄光发射, 从而得到色纯度较高的白色荧光。

In order to study the effect of mixing dye in ferroelectric liquid crystal (FLC) materials, the phase transition temperature and electro-optical properties of azo dye doped FLC samples have been investigated. All the properties have been found to be changed drastically. The results have revealed that not only the SmC*-SmA* transition temperature decreased markedly by the addition of azo-dye, but also dye-doped FLC had lower threshold voltage and saturation voltage than the pure FLC.