Eftersom lasrar först utvecklades, efterfrågan på mer anpassningsbara lasrar har bara ökat. Kirala nematiska flytande kristaller (CLC) är en framväxande klass av laserenheter som är redo att forma hur lasrar används i framtiden på grund av deras låga trösklar, enkel tillverkning, och förmåga att ställas in över bredare strängar av det elektromagnetiska spektrumet. Nytt arbete om hur man väljer band-edge-lägen i dessa enheter, som bestämmer laserenergin, kan lysa upp hur framtidens lasrar kommer att ställas in.

Laserkaviteterna bildas av en kiral nematisk flytande kristall dopad med ett fluorescerande färgämne. Den flytande kristallen skapar en fotonisk bandgap i laserhålan. Ett internationellt team av forskare demonstrerade en teknik som gör det möjligt för lasern att elektriskt växla emission mellan lång- och kortvåglängdskanterna på det fotoniska bandgapet helt enkelt genom att applicera en spänning på 20 V. De rapporterar sitt arbete den här veckan i Tillämpad fysikbokstäver .

"Vårt bidrag är att hitta ett sätt att ändra orienteringen för övergångsdipolmomentet för förstärkningsmediet [fluorescerande färgämne] i CLC-strukturen och uppnå lägesval mellan lång- och kortvåglängdskanter utan att justera positionen för det fotoniska bandgapet , "sa Chun-Ta Wang, författare till tidningen. "Vi demonstrerade också ett polymerstabiliserat CLC-system, vilket förbättrade laserns stabilitet, laserprestanda och tröskelspänning. "

CLC-lasrar arbetar genom en samling flytande kristaller som självmonteras till spiralformade mönster, som sedan fungerar som laserns hålighet. Dessa spiraler är kirala, vilket betyder att de korkar i samma riktning, vilket gör att de kan ställas in över ett brett spektrum av våglängder. Medan många lasrar, som laserdioderna som används i DVD -spelare, är fixerade i en färg, många CLC -lasrar kan ställas in på flera färger i det synliga ljusets spektrum och därefter.

Förutom att ställa in laservåglängden, ett hett undersökningsområde är att hitta olika sätt att ställa in våglängden genom att byta lasermetod från en kant av det fotoniska bandgapet till det andra. Vissa försök hittills har antytt att det är möjligt att växla mellan lång- och kortvåglängdskanterna.

Wangs teams arbete visar att denna lägesväxling är möjlig genom att applicera ett likströmsfält på det fluorescerande färgämnet, ändra dess ordningsparameter utan att påverka spektralpositionen för dess bandgap. Forskarna testade tre blandningar genom att variera förhållanden mellan flytande kristaller och färgämnen och registrera deras laserutgångar genom fiberoptisk spektrometri.

De fann att det var möjligt för alla prover att skifta från lasning vid den korta våglängdskanten till lasningen vid kanten med lång våglängd, ett skift på nästan 40 nanometer, med så lite som 20 volt. Dessutom, ett polymerstabiliserat plan CLC-prov kunde utnyttja sin extra strukturella stabilitet för att reversibelt växla mellan de två lägena och visade förbättrad prestanda och tröskelspänning.

"Det har gjorts många beräkningar för hur man uppnår detta fenomen inom detta område, men vad vi vet, detta är första gången det bevisades experimentellt, "Sa Wang.

Blickar framåt, Wang sa att utbredd användning av CLC -lasrar fortfarande är planerad för framtiden. Sålänge, han och hans team hoppas kunna utöka vår förståelse för val av elektriskt assisterat band-edge-läge i andra typer av fotoniska kristaller.