安徽大學物理與(yu) 光電工程學院、光電信息獲取與(yu) 控製教育部重點實驗室及信息材料與(yu) 智能感知安徽省實驗室特種光纖與(yu) 光纖激光技術團隊胡誌家教授在液晶激光研究方麵取得係列進展，先後在光學權威期刊發表4篇論文，安徽大學均為(wei) 第一單位。在電場調控液晶帶隙激光方麵，該團隊通過直流電壓驅動液晶帶隙移動，實現160 nm（560-720 nm）帶隙激光波長的調控。激光染料PM597的熒光光譜（550-750nm）的利用率高達80%。利用多元線性回歸模型闡明了激光器發射的激光強度與(yu) 光子態密度、熒光量子產(chan) 率和內(nei) 部散射之間的內(nei) 在關(guan) 係，為(wei) 液晶激光的設計提供了理論支撐。研究成果以“Efficient Fluorescence Utilization and Photon Density of States-Driven Design of Liquid Crystal Lasers”發表於(yu) 光學領域權威期刊《Laser & Photonics Reviews》（DOI: 10.1002/lpor.202301122；第一作者為(wei) 博士生屈廣陰）。在溫度調控激光波長方麵，團隊在手性液晶中實現了溫度調控Förster共振能量轉移激光器。通過改變溫度驅動液晶帶隙的移動，實現激光波長從(cong) 560 nm（黃色）到700 nm（紅色）的連續變化，並利用金納米棒的局域表麵等離子體(ti) 共振效應，增強激光強度達200倍以上。研究成果以“Efficient and tunable liquid crystal random laser based on plasmonic-enhanced FRET”發表於(yu) 《APL Photonics》 （DOI: 10.1063/5.0134978；第一作者為(wei) 博士生屈廣陰）。

圖1. 液晶激光器原理圖、液晶光子態密度模擬、及不同電場下的激光光譜

圖2. 激光器原理圖及不同溫度下的激光器件透射光譜

向列相液晶是流體(ti) 電介質，分子長軸沿同一方向排列被視為(wei) 液晶光軸。增益介質如激光染料PM597總沿著液晶光軸方向排列，產(chan) 生振動方向平行於(yu) 光軸的隨機激光。在單軸晶體(ti) 中，電磁平麵波可以描述為(wei) 尋常和非尋常偏振波分量的疊加。液晶對這兩(liang) 種偏振波有不同的折射率，因此可以提供強散射。但這也使得隨機激光在液晶中的傳(chuan) 輸損耗很大。針對以上問題，該團隊在液晶體(ti) 係中引入波導結構，基於(yu) 聚酰亞(ya) 胺薄膜折射率與(yu) 液晶對尋常和非尋常光的折射率差的不同，降低了偏振方向位於(yu) 液晶主平麵內(nei) 的隨機激光的傳(chuan) 輸損耗，實現偏振度為(wei) 1的線偏振隨機激光發射。研究成果以“Waveguided nematic liquid crystal random lasers”發表於(yu) 《Nanophotonics》。 （DOI:10.1515/nanoph-2021-0353；第一作者為(wei) 碩士生黃運曦）。

鑒於(yu) 胡誌家教授在液晶隨機激光所做的研究，Physical Chemistry Chemical Physics雜誌邀請胡誌家教授撰寫(xie) 題為(wei) “Liquid crystal random lasers”的Perspective，相關(guan) 成果發表在《Phys. Chem. Chem. Phys.》（DOI: 10.1039/d2cp02859j；第一作者為(wei) 博士生屈廣陰），同時該文章被PCCP編輯選為(wei) 2022 PCCP HOT Articles。

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