液晶彈性體在Peter Palffy-Muhoray博士的實(shí)驗(yàn)室里作為機(jī)械可調(diào)無腔鏡的“橡膠”激光使用。PeterPalffy-Muhoray博士是肯特州立大學(xué)(Kent State University)化學(xué)物理教授和Glenn H. Brown液晶研究所副主任。該彈性體具有當(dāng)其被拉伸的時候，能夠不使用腔鏡而精確發(fā)射激光的性能。
液晶彈性體(LCE)，本質(zhì)上是具有液晶性質(zhì)的橡膠，可以做許多有趣的事情，特別是在光學(xué)、光子學(xué)、通信和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)暴露于光、熱、氣體和其他刺激物時，它們可以卷曲、彎曲、扭曲、起皺和伸展。因?yàn)樗鼈兪侨绱说姆磻?yīng)靈敏，所以它們非常適合使用在如人造肌肉和血管，執(zhí)行器，傳感器，塑料馬達(dá)和藥物輸送系統(tǒng)等應(yīng)用上。他們甚至可以作為一種機(jī)械可調(diào)無腔鏡的“橡膠”激光來使用。
Peter Palffy-Muhoray博士是肯特州立大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的化學(xué)物理教授和Glenn H. Brown液晶研究所副主任，已經(jīng)與世界的專家在液晶彈性體的研究上合作多年。最近，他和他的研究助手AndriiVaranytsia，和來自日本京都技術(shù)學(xué)院的Kenji Urayama和Hama Naga開發(fā)了第一種具有特殊性能的膽甾液晶彈性體，當(dāng)其被拉伸的時候，能夠不使用腔鏡而精確發(fā)射激光。
激光器由激光腔組成，激光腔通常由固定的反射鏡形成。在這些反射鏡之間反射的光具有一個特征頻率，就像一定長度的吉他弦那樣。腔內(nèi)的發(fā)光材料對光波進(jìn)行放大，并以一個精確的頻率發(fā)射，就像一些樂器發(fā)出的純凈的樂音。
2001年，Palffy Muhoray，BahmanTaheri博士和其他幾個同事們第一個證明，他們可以利用液晶在材料內(nèi)部來回反射激光，而無需任何外部的腔鏡。然而，那時候還不能精確的控制激光發(fā)射頻率。
他們最近的工作由美國國家科學(xué)基金會和日本學(xué)術(shù)振興會資助，其研究成果發(fā)表在12月4日的《Nature》雜志上，文章題目為《精確測量應(yīng)變的膽甾液晶彈性體中的可調(diào)諧激射》。
“我們可以以所了解到的信息為基礎(chǔ)走向應(yīng)用——如可以通過光纖從遠(yuǎn)處訪問的遠(yuǎn)程傳感器以及非常難生成的精確可調(diào)諧光源”Palffy Muhoray說。
該傳感器可以測量應(yīng)變——一個很小的長度變化;或著測量應(yīng)力——單位面積上的力。
“從原理上來說，它也可以放進(jìn)鞋子里面來測量糖尿病足的剪切應(yīng)力，而且可以通過光纖訪問;往光纖里發(fā)送一個光脈沖，激光發(fā)射的返回光的顏色會攜帶有關(guān)于應(yīng)變的信息，”PalffyMuhoray說，“同樣地，遠(yuǎn)程設(shè)備也可以通過光纖使用光來測量壓力、應(yīng)變、溫度和化學(xué)物質(zhì)的存在來監(jiān)控。
液晶同時作為分布腔主體和有源介質(zhì)。對這樣一個樣本進(jìn)行簡單的光泵浦可以得到在頻帶邊緣的低閾值無腔鏡激射。當(dāng)其成分的取向順序改變的時候——例如通過改變溫度，施加一個場或引入雜質(zhì)，液晶彈性體可以改變它們的形狀。
“我們將繼續(xù)進(jìn)行這方面的工作，開發(fā)更好的可調(diào)諧激光新材料，”Palffy Muhoray說，“今天，主要是在追求更好地理解光與物質(zhì)的相互作用的科學(xué)家和規(guī)劃未來器件的工程師受益于我們的研究結(jié)果。然而，明天，更大的社會非常有可能也會受益于此。在1970年之前，液晶研究主要是由科學(xué)好奇心驅(qū)動。肯特州立大學(xué)的液晶研究所發(fā)現(xiàn)的扭曲的向列效應(yīng)和液晶顯示器的發(fā)明改變了顯示技術(shù)，造福全人類。”
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