Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения


Контакты

Подписка

Карта сайта





Журнал с 19.02.2010 входит в новый «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук»
Аннотации (08.2010) : МИКРОЛАЗЕРЫ НА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

МИКРОЛАЗЕРЫ НА ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

© 2010 г. Г. Е. Невская*, доктор техн. наук; С. П. Палто**, доктор физ.-мат. наук; М. Г. Томилин***, доктор техн. наук

 

*** Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, Санкт-Петербург

*** Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН, Москва

*** Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий,

*** механики и оптики, Санкт-Петербург

*** E-mail: nevskayag@mail.ru, palto@online.ru, mgtomilin@mail.ru

 

Рассматриваются физические основы лазерного эффекта в жидких кристаллах. Обсуждаются условия возникновения генерации в жидких кристаллах разных типов, а также описываются низкопороговые лазеры и оптические усилители. Анализируются особенности, достоинства и недостатки жидкокристаллических микролазеров.

 

Ключевые слова: лазер, жидкие кристаллы, периодические структуры, красители, фотоны, оптические усилители.

 

Коды OCIS: 140.3380, 140.4480, 160.3710

УДК 621.378: 532.783

 

Поступила в редакцию 16.04.2010

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Dowling J.P., Scalora M., Bloemer M.J., Bowden C.M. The photonic band edge laser: A new approach to gain enhancement // J. Appl. Phys. 1994. V. 75. P. 1896–1899.

2. Pulffy-Muchoray P., Cao W., Moreira M., Taheri B., Munoz A. Photonics and lasing in LC materials // Phil. Trams. R. Soc. A. 2006. V. 364. P. 2747– 2761.

3. Kogelnik H., Shank C.V. Stimulated emission in a periodic structure // Appl. Phys. Lett. 1971. V. 18. P. 152–154.

4. Kogelnik H., Shank C.V. Coupled-Wave Theory of Distributed Feedback Lasers // J. Appl. Phys. 1972. V. 43. P. 2327–2335.

5. Goldberg L.S., Schnur J.M. Tunable internal feedback LC laser. US patent 3,771,065. 1973.

6. Ильчишин И.П.,  Тихонов Е.А.,   Тищенко В.Г., Шпак М.Т. Генерация перестраиваемого излучения примесными ХЖК // Письма в ЖЭТФ. 1980. Т. 32. С. 27–30.

7. Ильчишин И.П., Тихонов Е.А., Толмачев А.В., Федоряко А.П., Шпак М.Т. Гармоническое искажение структуры НЖК с индуцированной гидротипией, проявляющееся в лазере с распределенной обратной связью // Укр. физ. журн. 1988. Т. 33. С. 1492.

8. Белоцкий Е.Д., Ильчишин И.П., Лев Б.И., Толмачев А.В., Томчук П.М., Шпак М.Т. Эффект несоизмеримости в НЖК с индуцированной гиротропией // Письма ЖЭТФ. 1990. Т. 51. С. 216.

9. Il’chishin I.P., Tikhonov E.A., Tolmachev A.V., Fedoryako A.P., Shpak M.T. Harmonic distortion of the induced helical structure of the NLC detected by the distributed feedback laser // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1990. V. 191. P. 351–355.

10. Il’chishin I.P., Vakhnin A.Yu. Detecting of the structure distortion of ChLC using the generation characteristics of the distributed feedback laser based on it // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1995. V. 265. P. 687.

11. Kopp V.I., Zang Z.-Q., Genack A.Z. Low-threshold lasing at the edge of a photonic stop band in ChLC // Opt. Lett. 1998. V. 23. P. 1707–1709.

12. Taheri B., Palffy-Muchoray P., Kabir H. Lasing in cholesteric band-gap materials // In ALCOM Symp. Chiral materials and applications. 1999. Cuyahoga Falls, OH. P. 18–19.

13. Shibaev P.V., Tang K., Genack A.Z.,  Kopp V., Green M.M.  Lasing  from a polymeric  lyotropic cholesteric LC // Macromolecules. 2002. V. 35. P. 3022–3025.

14. Chambers M., Fox M., Grell M., Hill J. Lasing from a Furster transfer fluorescent dye couple dissolved in a chiral NLC // Adv. Mater. 2002. V. 12. P. 808.

15. Ozaki R., Matsui T., Ozaki M., Yoshino K. Electrically color-tunable defect mode lasing in one dimensional photonic-band-gap system containing liquid crystal // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. P. 3593.

16. Araoka F., Shin K.-C., Takanishi Y., Ishikawa K., Takezoe H., Zhu Z.G. Swager T.M. How doping a ChLC with polymeric dye improves an order parameter and makes possible low threshold lasing // J. Appl. Phys. 2003. V. 94. P. 279–283.

17. Lo D., Ye C., Wang J. Distributed feedback laser action by polarization modulation // Appl. Phys. 2003. Y. 76. P. 649.

18. Song M.H., Park B., Shin K.-C., Ohta T., Tsunoda Y., Hoshi H., Takanishi Y., Ishikawa K., Watanabe J., Nishimura S., Toyooka T., Zhu Z., Swager T.M., Takezoe H. Effect of phase retardation on defect mode lasing in polymer ChLCs // Adv. Mater. 2004. V. 16. № 9–10. P. 779.

19. Strangi G., Barna V., Caputo R., de Luca A., Versace C., Scaramuzza N., Umeton C., Bartolino R., Price G. Color-tunable organic microcavity laser array using distributed feedback // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 94. P. 063903.

20. Haase W., Podgornov F., Matsuhisha Y., Ozaki M. Lasing in dye-doped chiral LCs: influence of defect modes / In Nanophotonic Materials. Photonic crystals, plasmonics and metamaterials. Ed. by Wehrspohn R.B., Kitzerov H.-S., Busch K. N. Y.: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2007. P. 239–248.

21. Chilaya G., Chanishvili A., Petriashvili G., Barberi R., Gipparone G., Mazzulla A.,  Sellame H.,  Matranga M.A. Lasing in three layer systems consisting of ChLCs and dye solution // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2008. V. 495. P. 97–105.

22. Liquid Crystal Microlasers / Ed by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 265.

23. Кац Е.И.  Оптические  свойства  холестерических жидких кристаллов // ЖЭТФ. 1970. Т. 59. С. 1854–1862.

24. Yeh P., Gu C. Optics of Liquid Crystal Displays. John Wiley & Sons. 1999.

25. Bendickson J.M., Dowling J.P., Scalora M. Analytic expressions for the electromagnetic mode density in finale, one-dimensional, photonic band-gap structures // Phys. Rev. E. 1996. V. 53. P. 4107.

26. Kopp V.I., Zang Z.-Q., Genack A.Z. Lasing in chiral photonics structures // Progr. Quant. Electron. 2003. V. 27. P. 369.

27. Palto S.P. Lasing mode leakage in nematic and cholesteric layers // Chapter 8. In Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P.141–165.

28. Moreira M.F., Relaix S., Cao W., Taheri B., Palffy-Muhoray P. Mirrorless lasing and lasing thresholds in cholesteric liquid crystals // Chapter 12 in Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 223–241.

29. Палто С.П. Электрооптика и фотоника ЖК // УФН. 2005. Т. 175. В. 7. С. 784–790.

30. Де Жен П.  Физика  жидких  кристаллов: Пер. с англ. / Под. ред. Сонина А.С. М.: Мир, 1977. 400 с.

31. Палто С.П., Штыков Н.М., Барник М.И., Уманский Б.А. Увеличение эффективности лазерной генерации в фотонных структурах на основе ХЖК // Кристаллография. 2010. Т. 55. № 2. С. 313–323.

32. Ozaki M., Kasano M., Kitasho T., Ganske D., Haase W., Yoshino K. Mirrorless lasing in dye-doped ferroelectric LC // Adv. Mater. 2002. V. 14. P. 306.

33. Ozaki M., Matsuhisa Y., Yoshida H., Ozaki R., Fujii A. Photonic crystals based on chiral LCs // In Nano-photonic Materials. Photonic crystals, plasmonics and metamaterials / Ed. by Wehrspohn R.B., Kitzerov H.-S., Busch K. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, 2007. P. 251–267.

34. Bobrovsky A.Y.,  Boiko N.L., Shibaev V.P., Wendorff J.H. Cholesteric mixtures with photochemically tunable, circulary polarized fluorescence // Adv. Mater. 2003. V. 15. P. 282.

35. Shibaev V.P. Responsive cholesteric polymer lasers // Chapter 7. In Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M.,  Bartolino R. Transworld  Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O.,  Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 127–141.

36. Brackmann U.    Laser Dyes. Gцttingen (Germany): Lambda Physik AG. D-37079, 2000. 274 p.

37. Chilaya G., Chanishvili A., Petriashvili G., Barberi R., Bartolino R., Gipparone G., Mazzulla A., Shibaev V.P. Reversible tuning of lasing in ChLCs controlled by light emitting diodes // Advanced Materials. 2007. V. 19. Issue 4. P. 565–568.

38. Palto S.P., Shtykov N.M., Umansky B.A., Barnik M.I., Blinov L.M. General properties of lasing effect in chiral liquid crystals // Opto-Electronics Review 2006. V. 14. № 4. P. 323–328.

39. Палто С.П. Лазерная генерация в тонких пленках ЖК // ЖЭТФ. 2006. Т. 130. С. 544–553.

40. Chanishvili A., Chilaya G., Petriashvili G.,  Baraderi R., Bartolino R., Cipparrone G., Mazzulla A. Laser emission from a dye-doped ChLC pumped with by another ChLC laser // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 3378.

41. Coles H.J., Morris S.M., Ford A.D., Hands P.J.W., Wilkinson T.D. Red-green-blue 2D tuneable LC laser devices and displays // Chapter 13. In Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 241–262.

42. Bartolino R., Blinov L.M. Liquid crystal microlasers (introductory notes) // Chapter 1. In Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 1–23.

43. Blinov L.M. NLC cells as light amplifiers and DFB lasers // Chapter 5. In Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 89–107.

44. Belyakov V.A. Low Threshold DFB Lasing in Chiral LC at Diffraction of Pumping Wave // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2006. V. 453. P. 43–69.

45. Matsuhisa Y., Huang Y., Zhou Y., Wu S.-T., Ozaki R., Takao Y., Fujii A., Ozaki M. Low-threshold and high efficiency lasing upon band-edge excitation in a cholesteric liquid crystal // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 091114.

46. Palto S.P., Blinov L.M. Field Induced Unwinding of Cholesteric and SmC* Helix: Expectations and Reality // J. Soc. Elect. Mat. Eng. 2005. V. 14. P. 115–118.

47. Blinov L.M., Palto S.P. Cholesteric Helix: Topological Problem, Photonics and Electro-optics // Liquid Crystals. 2009. V. 36. № 10–11. P. 1037–1047.

48. Yoshida H., Inoue Y., Isomura T., Matsuhisa Y., Fujii A., Ozaki M. Position sensitive, continuous wavelength tunable laser based on photopolymerizable ChLCs with an in-plane helix alignment // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. P. 093306–1–3.

49. Ozaki M., Yoshida H. Wavelength tuning and lowering of lasing threshold based on photon localization in chiral liquid crystals // Chapter 2. In Liquid Crystal Microlasers / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 23–43.

50. Chanishvili A., Chilaya G., Petriashvili G., Barberi R., Bartolino R., Gipparrone G., Mazzula A., Opiol L. Phototunable lasing in dye-doped cholesteric LCs // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 83. № 26. P. 5353– 5355.

51. Chanishvili A., Chilaya G., Petriashvili G., Barberi R., Bartolino R., Gipparrone G., Mazzula A., Opiol L. Lazing in dye-doped Cholesteric LCs: two new tuning strategies // Adv. Mater. 2004. V. 16. № 9–10. P. 791–795.

52. Chanishvili A., Chilaya G., Petriashvili G., Sikharulidze D. Light induced effects in cholesteric mixtures with a photosensitive nematic host // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2004. V. 409. P. 209–218.

53. Chanishvili A., Chilaya G., Petriashvili G., Barberi R., Bartolino R., Gipparrone G., Mazzula A., Gimenez R., Opiol L., Pinol M. Widely fine-tunable UV-VIS liquid crystal laser // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. P. 051107.

54. Chilaya G., Chanishvili A., Petriashvili G., Barberi R., Bartolino R., De Santo M.P., Matranga M.A., Collings P. Light control of ChLC using azoxy-based host materials // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2006. V. 453. P. 123–140.

55. Chilaya G.S. Light-controlled change in the helical pitch and broadband tunable ChLC lasers // Crystallography Reports. 2006. V. 51. Suppl. 1. Р. S108–S118.

56. Arinzon D., Levy E., Collings P., Chanishvili A., Chilaya G., Petriashvili G. Trans-cis isomerization of an azoxybenzene LCs // Liquid Crystals. 2007. V. 34. № 6. P. 707–718.

57. Petriashvili G., Matranga M.A., De Santo M.P., Chilaya G., Barberi R. Wide band gap materials as a new tuning strategy for dye doped ChLCs laser // Opt. Exp. 2009. V. 17. № 6. P. 4553–4558.

58. Barberi R., Chilaya G. Strategies for tunable cholesteric lasers // Chapter 11. In Liquid Crystal Microlasers. / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023  Kerala, India, 2010. P. 199–223.

59. Lin T.-H., Chen Y.-J., Wu F.-C., Liu J.-H., Fuh A. Y.-G. Lasing in photonic crystals based on dye-doped LC films // Proc. SPIE. Emerging LC technologies. 2005. V. 5741. P. 129–134.

60. Furumi S., Yokoyama S., Otomo A., Mashiko S. Phototunable photonic bandgap in a chiral LC laser device // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. № 14. P. 2491–2493.

61. Moreira M.F., Carvalho I.C.S., Cao W., Bailey C., Taheri B., Palffy-Muhoray P. Cholesteric LC laser as an optic fiber-based temperature sensor // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 2691.

62. Barnik M.I., Blinov L.M., Lasarev V.V., Palto S.P., Umansky B.A., Shtykov N.M. Lasing from photonic structure: cholesteric-voltage controlled nematic-cholesteric LC // J. Appl. Phys. 2008. V. 103. P. 123113–123117.

63. Mosini F., Tabiryan N.V. ChLC resonator and systems with addressable colors // Proc. SPIE. 1993. V. 1982. P. 28–33.

64. Zhou Y., Huang Y., Rapaport A., Bass M., Wu S.-T. Doubling the optical efficiency of a chiral LC laser using a reflector // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. № 23. P. 1107.

65. Zhou Y., Huang Y., Wu S.-T. Enhancing ChLC laser performance using a cholesteric reflector // Opt. Exp. 2006. V. 14. № 9. P. 3906–3916.

66. Zhou Y., Jang E.-E.A., Huang Y., Wu S.-T. Enhanced laser emission in opposite handedness using a cholesteric polymer film stack // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 6. P. 3470–3477.

67. Chilaya G., Chanishvili A., Petriashvili G., Barberi R., Gipparone G., Mazzulla A., De Santo, Sellame H., Matranga M.A. Single mode lasing in multilayer sandwiched systems consisting of ChLCs and dye solution // Proc. SPIE. 2007. V. 6637. P. 66370M1–6.

68. Grebe D., Macdonald R., Eicher H.J. ChLC mirrors for pulsed solid-state lasers // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 1996. V. 282. P. 309–314.

69. Lee J.C., Jacobs S.D., Gunderman T., Schmidt A., Kessler T.J., Skeldon M.D. TEM mode and single longitudinal mode laser operation with a ChLC laser and mirror // Opt. Lett. 1990. V. 15. P. 959–961.

70. Ozaki M., Ozaki R., Matsui T., Yoshino K. Twist-defect-mode lasing in photopolymerized CHLC // Jpn. J. Appl. Phys. 2003. V. 42. Р. L472.

71. Yoshida H., Lee C. H., Matsuhisa Y., Fujii A., Ozaki M. Optical tuning and switching of photonic defect modes in cholesteric liquid crystals // Adv. Mater. 2007. V. 19. P. 1187.

72. Matsui T., Ozaki R., Funamoto K., Ozaki M., Yoshino K. Flexible mirroless lasers based on free-standing film of photopolymerized ChLC // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81. № 20. P. 3741–3743.

73. Fuh A. Y.-G., Lin T.-H., Liu J.-H., Wu F.-C. Lasing in chiral photonic LCs and associated frequency tuning // Opt. Exp. 2004. V. 12. № 9. P. 1857–1863.

74. Blinov L.M., Cipparrone G., Pagliusi P., Lazarev V.V., Palto S.P. Mirrorless lasing from nematic liquid crystals in the plane waveguide geometry without refractive index or gain modulation // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 0311114–1–3.

75. Blinov L.M., Palto S.P., Lasarev V.V., Cipparone G., Mazzulla A., Pagliusi P. Quasi-in plane leaky lasing modes from thin waveguiding lasers of nematic and cholesteric LCs // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2007. V. 465. P. 37–50.

76. Blinov L.M., Cipparrone G., Mazzulla A., Pagliusi P., Lasarev V.V., Palto S.P. Quasi-in-plane leaky modes in lasing ChLC cells // J. Appl. Phys. 2008. V. 104. P. 103115–1–7.

77. Blinov L.M., Cipparone G., Mazzulla A., Pagliusi P., Lasarev V.V., Palto S.P. Simple voltage tunable LC laser // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 131103–1.

78. Kasano M., Ozaki M., Yoshino K., Ganzke D., Haase W. Electrically tunable waveguide laser based on FLC // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. P. 4026–4028.

79. Wang C.-T., Lin T.-H. Multi-wavelength laser emission in dye-doped photonic LCs // Opt. Exp. 2008. V. 16. № 22. P. 18334–18339.

80. Simoni F., Lucchetta D.E., Criante L., Francescangeli O., Vita F. Microlasers based on holographic PDLC structures // Chapter 10. In Liquid Crystal Microlasers. / Ed. by Blinov L.M., Bartolino R. Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 187–199.

81. Slussarenko S., Vasnetsov M., Abbate G., Stumpe J., Sakhno O. POLIPHEM-gratings based DFB laser on the second order Bragg diffraction // Chapter 6. In Liquid Crystal Microlasers / Transworld Research Network, T.C. 37/661 (2), Fort P.O., Trivandrum-695 023 Kerala, India, 2010. P. 107– 127.

82. Kim S.T., Finkelmann H. Cholesteric liquid single-crystal elastomers obtained by the anisotropic deswelling method // Macromol. Rapid Commun. 2001. V. 22. P. 429–433.