液晶/聚合物光栅是通过液晶中光敏单体的定域光聚合而形成的折射率周期变化结构。如果在光栅形成之前将激光染料混合到材料中，就能制作出染料掺杂的分布反馈激光器：在泵浦光激发下染料能级实现粒子数反转，再由光栅的选模、增益放大后，出射激光。该激光器制作成本低，阈值低，线宽窄，具有出射波长可调谐的特点，因而有巨大潜力应用在材料研究的特种光源与高分辨率光谱仪领域。由于染料的浓度淬灭现象，只能以低浓度掺杂到液晶/聚合物光栅中，使得增益介质层对泵浦光吸收效率低下，激光的能量转化率很低。另外，液晶/聚合物分布反馈激光器的阈值较高，模式多，激光光斑发散角大且无法控制，严重阻碍了器件的实用化进展。针对以上问题，本论文进行了以下几方面的研究工作。首先对液晶/聚合物光栅的制备条件进行了深入研究，发现在低强度曝光时相分离出来的液晶能够形成均匀层结构，而不是像通常人们报道的那样以液滴形状出现，由此使光栅散射损失小于4%，符合激光器谐振腔的要求。通过分别实时监测液晶/聚合物光栅形成过程中的S偏振光和P偏振光衍射效率，证实在制备完成的光栅中，相分离的液晶分子沿着光栅矢量取向排列。据此设计了光延迟实验定量给出光栅的相分离度，进一步的以该测量方法为依据，系统研究了照射光偏振，强度以及光栅周期对相分离度的影响，获得了一些制备理想光栅谐振腔的普适规律。光栅矢量方向是激光器中光子的谐振方向，按照初衷谐振腔的设计，液晶分子须沿垂直光栅矢量方向排列，以使光栅界面△n最大、光子的谐振效率最高。依据进一步的实验现象分析得出，液晶分子沿着光栅矢量自取向是缘于来不及到达聚合物层的光敏单体丝状聚合产生的体锚定作用，要克服这种丝状聚合，有效的办法是提高制备光栅时的温度至清亮点以上，令液晶分子在光栅中混乱取向，相对提高光栅界面△n。实验结果表明，通过这一改进使得激光能量效率从0.3%上升到了0.9%，说明了光栅界面△n对于分布式反馈激光器非常重要。进一步探讨了液晶/聚合物光栅激光器的选模机理，发现这种DFB激光器所支持的模式由两个机理决定，一是以HPDLC层为导芯层的波导机理，使谐振光子在两基板间全反射传播；二是光子在光栅中的布拉格衍射机理，使光子在行进中有效撞击染料中心而反馈增益。基于此理论，通过减小光栅介质与基板间的折射率差、控制光子全反射振荡周期，得到了单模出射的激光器；并对激光器施加电场，改变液晶层的分子取向，得到出射波长8nm变化的连续调谐。为大幅提高能量转化效率，将高吸光效率的有机半导体增益介质引入到液晶/聚合物激光器中，由于其与液晶不互溶，所以设计成外反馈DFB腔，即液晶/聚合物光栅位于该增益薄膜之上，光栅反馈腔不但触发MEH-PPV膜层激射、同时对激射波产生布拉格衍射作用，形成沿光栅槽出射的截面为直线状的激光束。MEH-PPV薄膜的最佳厚度为75nm，采用S偏振光泵浦，器件出射TE偏振单模激光。在周期590nm的液晶/聚合物三级衍射DFB腔中，工作阈值低至21μJ/cm2，仅为染料光栅激光器的十分之一，能量效率达到6.5%，上升了七倍。采用周期为390nm的液晶/聚合物光栅，实现了二级布拉格反馈条件，工作阈值进一步降至13μJ/cm2，且激光近乎垂直于基板表面发射。出射光斑在平行光栅槽方向呈线状光束，发散角在垂直光栅槽方向近于衍射极限。本论文系统研究了液晶/聚合物光栅激光器的制备方法，大幅提高了能量转化效率、减小发散角，为可调谐DFB激光器的实用化打下了坚实基础。