安徽大学物理与光电工程学院、光电信息获取与控制教育部重点实验室及信息材料与智能感知安徽省实验室特种光纤与光纤激光技术团队胡志家教授在液晶激光研究方面取得系列进展，先后在光学权威期刊发表4篇论文，安徽大学均为第一单位。在电场调控液晶带隙激光方面，该团队通过直流电压驱动液晶带隙移动，实现160 nm（560-720 nm）带隙激光波长的调控。激光染料PM597的荧光光谱（550-750nm）的利用率高达80%。利用多元线性回归模型阐明了激光器发射的激光强度与光子态密度、荧光量子产率和内部散射之间的内在关系，为液晶激光的设计提供了理论支撑。研究成果以“Efficient Fluorescence Utilization and Photon Density of States-Driven Design of Liquid Crystal Lasers”发表于光学领域权威期刊《Laser & Photonics Reviews》（DOI: 10.1002/lpor.202301122；第一作者为博士生屈广阴）。在温度调控激光波长方面，团队在手性液晶中实现了温度调控Förster共振能量转移激光器。通过改变温度驱动液晶带隙的移动，实现激光波长从560 nm（黄色）到700 nm（红色）的连续变化，并利用金纳米棒的局域表面等离子体共振效应，增强激光强度达200倍以上。研究成果以“Efficient and tunable liquid crystal random laser based on plasmonic-enhanced FRET”发表于《APL Photonics》 （DOI: 10.1063/5.0134978；第一作者为博士生屈广阴）。

图1. 液晶激光器原理图、液晶光子态密度模拟、及不同电场下的激光光谱

图2. 激光器原理图及不同温度下的激光器件透射光谱

向列相液晶是流体电介质，分子长轴沿同一方向排列被视为液晶光轴。增益介质如激光染料PM597总沿着液晶光轴方向排列，产生振动方向平行于光轴的随机激光。在单轴晶体中，电磁平面波可以描述为寻常和非寻常偏振波分量的叠加。液晶对这两种偏振波有不同的折射率，因此可以提供强散射。但这也使得随机激光在液晶中的传输损耗很大。针对以上问题，该团队在液晶体系中引入波导结构，基于聚酰亚胺薄膜折射率与液晶对寻常和非寻常光的折射率差的不同，降低了偏振方向位于液晶主平面内的随机激光的传输损耗，实现偏振度为1的线偏振随机激光发射。研究成果以“Waveguided nematic liquid crystal random lasers”发表于《Nanophotonics》。 （DOI:10.1515/nanoph-2021-0353；第一作者为硕士生黄运曦）。

鉴于胡志家教授在液晶随机激光所做的研究，Physical Chemistry Chemical Physics杂志邀请胡志家教授撰写题为“Liquid crystal random lasers”的Perspective，相关成果发表在《Phys. Chem. Chem. Phys.》（DOI: 10.1039/d2cp02859j；第一作者为博士生屈广阴），同时该文章被PCCP编辑选为2022 PCCP HOT Articles。