光子晶体是具有两种或两种以上折射率不同的介质交替排列形成周期性结构的材料,最根本的特征是光子带隙,可以实现精确控制光束传播,在智能显示、防伪、激光器、传感器等高科技领域有广泛的应用。相对于一维和二维光子晶体,三维光子晶体具有完全光子带隙,可以在三维空间中控制光波传输,具有重要的应用价值和前景。聚合物稳定蓝相液晶是一种具有三维周期性自组装立方结构的光子晶体,其晶格常数与可见光波长在同一个数量级,基于液晶的电致双折射和聚合物的电致伸缩特性,在诸如电场、温度和磁场等外场刺激下具有光子带隙可调谐特性。但是,聚合物稳定蓝相液晶器件还存在驱动能力差、响应速度慢、灵敏度低和不完全可逆性等问题,限制了其实际应用。本论文紧紧围绕聚合物稳定蓝相液晶三维光子晶体结构,利用染料掺杂和光激发的方式制备了三维输出激光强度快速切换和连续可调的液晶激光器,基于有机气体同极性相吸附的特性制备了一种有机气体比色传感器,主要的研究内容如下:1、三维空间可调聚合物稳定蓝相液晶激光器。基于蓝相液晶三维光子晶体结构,利用染料掺杂的方法制备了三维空间自由切换且光强可调的液晶激光器。研究了激光器的激光激发机理,测量了激光能量阈值特性;通过施加电场后实现了在三维空间方向上对激光强度的调控,并测量了激光器在电场下的激光能量强度、激光能量阈值和响应时间。实验结果表明:随着外加电场强度的增大,沿着电场方向的激光发射强度会逐步降低,最大可以降低24%,垂直于电场方向的激光发射强度增强了20%。这表明聚合物稳定蓝相液晶在电场刺激下表现出超高的可调性。然而,聚合物稳定蓝相液晶作为一种具有三维周期性自组装立方结构的光子晶体,不仅在电场刺激下表现出响应性,在气体刺激下也表现出超高的光子禁带可调特性。2、有机气体传感器。基于有机气体同极性相吸附的特性制备了聚合物稳定蓝相液晶薄膜有机气体传感器。研究了传感器在二甲苯有机气体中的波长移动、响应时间、恢复时间、检测极限、湿度敏感性、稳定性和重复性;并且测量了传感器在正庚烷、环己烷、二氯甲烷和乙醇有机气体中的波长移动和检测极限。实验结果表明:传感器交替暴露在有机气体和空气中时,传感器的波长会发生显著和可逆性变化,颜色也随着发生可逆变化;根据传感器Bragg反射消失时对应有机气体浓度或者线性关系中的斜率可以快速、准确地检测二甲苯、正庚烷、环己烷、二氯甲烷和乙醇有机气体。