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紫外波段辐射的有机薄膜激光器(附图)

时间：2011-12-31 22:52:03  来源： 打印本文

紫外波段辐射的有机薄膜激光器(附图)

2005/6/21/8:15来源：慧聪激光光电子网作者：Zgshan 译    以有机化合物制成的激光工作物质已被证明可在整个可见波段发光。 它们的潜力可从它们的固有优势推断出来，如选定的有机化合物，调谐范围较宽；可以得到的化合物，种类很多，以及容易制成实用器件等。缺点包括：实现直接的电激励比较困难(见Laser Focus World, Sep.,2000, p19, for a successful implementation)和可在紫外辐射的化合物很少。

用4种不同的光栅周期得到的激光光谱(左)，虚线显示的是光荧光谱，它们已被归一化了。用有机紫外激光激励Coumarin 6染料溶液，可产生荧光。

    用4种不同的光栅周期得到的激光光谱(左)，虚线显示的是光荧光谱，它们已被归一化了。用有机紫外激光激励Coumarin 6染料溶液，可产生荧光。

     预计，电泵（以及光泵）有机激光光源在生物、医学和制药工业领域应用非常广泛。其它的潜在应用包括：数据存储和读出, 以及打印等，在这些领域有可能用廉价有机激光器代替无机的二极管激光器、气体激光器、染料激光器,或频率转换的固体激光器。
    现在，紫外辐射的有机器件已由Braunschweig技术大学、Physikalisch- Technische Bundesanstalt（都在德国Braunschweig）和Covion有机半导体(在德国法兰克福)的研究人员开发。尽管现在还是用光学方法泵浦的,但由于有机化合物具有半导体性质, 因此值得进一步努力，以实现电泵浦。

    他们所用的新奇的激光激活介质属于所谓的spiro-linked材料类别, 人们已经从它在有机发光二极管(OLEDs)的应用中，对它有所了解了。 德国研究人员所选择的化合物是 2,2′,7,7′- tetrakis(4-fluorphenyl) spiro-9,9′-bifluorene, 它能方便地用氮激光器泵浦；它的光荧光峰值位于387nm。

    有机层是用加热的方法蒸发到衬底上的，上有一个被蚀刻到硅里、并用石英层保护的变周期布拉格光栅。因此，激活介质可作为二级分布反馈(DFB)激光器运转。激光束垂直地从表面发射。另一方面, 为了探讨更廉价的制造技术，可用硅的光栅母盘制作石蜡光栅(Topas 5013)来代替衬底。沉积的有机厚度为350nm。 旋转镀膜是另一个可能的制造方式；但是，衬底绝对不能被溶剂损害。

    DFB结构用氮激光器泵浦，泵浦波长为337nm，脉冲宽度为500ps，重复频率为20赫兹；泵浦光被聚焦成500μm直径的光斑，照射在DFB结构上。氮激光的强度可用衰减器控制,因此，可将激光功率与泵浦脉冲能量密度之间的关系记录下来。辐射波长为382nm时，测得的激光阈值为62μJ/cm2。该激光器产生的脉冲峰值功率可高达6.8W。 发射波长短至377.7nm     为了演示调谐性能,蚀刻了不同周期的光栅。所得到的用于标记荧光实验的辐射波长，从377.7nm开始，这是至今从薄膜有机固体激光器中得到的最短波长(见图)。

    但是，能否对这样的器件直接进行电激励呢？研究小组组长Thomas Riedl对此持乐观态度。他说：“所有用来制造器件的有机材料都具有传输电荷和在注入电荷时发光的能力。它们能制作OLEDs，为什么不能制作激光器呢？但是,达到激光器阈值的电流大约比OLEDs电流高10,000倍，这对于有机材料来说是实在是太高了。这里面，有许多工作可做。”

    光泵有机薄膜激光器也是很有趣的，因为很宽的光荧光带宽表明它具有相当大的调谐能力，在产生超短光脉冲方面，可与染料激光器相比。使它们比染料激光器优越的是：固体激光工作介质可以直接按特定频率的腔设计。