有机吡啶盐染料掺杂聚合物波导的放大自发发射及微腔激光特性研究

摘要

有机半导体激光器的研究和开发是现今国际上的关注热点之一，在光谱学、光通信、光化学检测等领域有着巨大的应用前景。其中利用有机半导体材料的能量传递机制来改善器件的阈值特性、波长可调谐特性等方面所取得的进展尤为引起人们的重视，这为实现电泵浦的有机半导体激光器带来了希望。因此，对基于能量传递体系的有机半导体激光器的研究就有着非常重要的科学价值和实用意义。 本文利用有机红光染料盐（反式）-4-[4’-（N-羟乙基-N-甲基氨基）苯乙烯基]-N-甲基吡啶碘化盐（简称ASPD与有机小分子Alq3组成能量传递体系，共掺于透明聚合物PMMA薄膜中，首先制备了有机掺杂薄膜波导器件，在光泵浦条件下对该薄膜波导的放大自发辐射（ASE）现象、增益/损耗特性、ASE峰值波长可调谐特性进行了研究。对ASPI：Alq3：PMMA和ASPI：PMMA两种掺杂薄膜波导的对比实验发现，通过Alq3与ASPI之间有效的Forster共振能量传递可以使得聚合物薄膜波导的ASE阈值、增益/损耗特性、ASE峰值波长可调谐特性都得到明显改善与提高。同时，上述结果也充分表明ASPI：Alq3能量传递体系作为高效的增益介质可用于实现红光波段有机半导体激光器。 进一步制备了ASPI：Alq3：PMMA薄膜微环激光器件，在光泵条件下，对出射信号光中存在的谐振模式、谱线窄化现象、输入输出能量阈值效应、高出射方向性进行了实验观察与记录，并通过对这些现象背后物理机制的分析与探讨，充分证明制备的ASPI：Alq3：PMMA薄膜微环在较强能量泵浦下为激光出射。实验不仅成功实现了Forster能量传递与微环谐振腔的有效结合，而且获得了微焦量级的低阈值激光出射，同时Alq3的引入，提高了有源材料体系整体的发光特性和载流子迁移特性，为实现电泵浦的有机半导体激光器提供了富有价值的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 有机半导体激光器研究背景

1-1 引言

1-2 有机半导体激光器增益介质

1-3 有机半导体激光器谐振腔

1-4 有机半导体激光器泵浦源

1-5 本文所做的工作

参考文献

第二章 有机吡啶盐掺杂聚合物薄膜Forster能量传递

2-1 引言

2-2 Forster能量传递的基本理论

2-3 ASPI:Alq3:PMMA薄膜的能量传递

2-4 小结

参考文献

第三章 有机吡啶盐掺杂聚合物薄膜波导光致发光特性研究

3-1 引言

3-2 ASPI掺杂聚合物薄膜波导的放大自发辐射特性

3-3 ASPI掺杂聚合物薄膜波导的增益/损耗特性

3-4 ASPI掺杂聚合物薄膜波导的ASE峰值可调谐特性

3-5 小结

参考文献

第四章 有机吡啶盐掺杂聚合物薄膜微环激光特性研究

4-1 引言

4-2 ASPI:Alq3:PMMA薄膜微环激光模式特性

4-3 ASPI:Alq3:PMMA薄膜微环激光阈值特性

4-4 ASPI:Alq3:PMMA薄膜微环激光方向特性

4-5 小结

参考文献

第五章 总结与展望

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢