發(fā)布時間：2021-07-03 18:27

　　隨著材料科學與工藝技術的進步,各種新型半導體激光器的研發(fā)與應用已取得了突飛猛進的發(fā)展,并廣泛應用于信息、工業(yè)、醫(yī)療和國防等諸多領域。根據(jù)激光器使用目的和工作對象的不同,人們利用新型無機半導體材料研制開發(fā)出波長覆蓋藍光到遠紅外波段的各色激光器。但作為增益介質的無機半導體材料也存在制備工藝復雜、環(huán)境不友好、成本較高及后期加工困難等不足,這促使人們積極尋找新型的激光材料。和傳統(tǒng)無機材料相比,有機半導體材料具有更高的發(fā)光效率和更寬的發(fā)光光譜,易于通過化學修飾改善材料發(fā)光性能,并且合成簡單、價格低廉、加工方便,因此有機半導體激光器成為近幾年的研究熱點。目前有機半導體面發(fā)射激光器的研究較為廣泛,但更適合于面上集成的微型邊發(fā)射激光器的研究才剛剛起步。由此我們提出采用具有優(yōu)良發(fā)光性能的有機共軛聚合物PPV衍生物作為激光增益介質,以有機半導體脊型波導為基礎,利用光子晶體的帶隙和局域特性,設計制備一維邊發(fā)射有機半導體光子晶體激光器。系統(tǒng)分析了有機半導體材料微觀粒子數(shù)反轉和宏觀增益特性對激光輸出的影響、設計優(yōu)化了邊發(fā)射有機激光器的諧振腔結構,并比較分析了改善激光輸出特性的三種耦合輸出系統(tǒng)。具體研究工作如下:... 

【文章來源】：中央民族大學北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?（ａ）光泵浦藍光邊發(fā)射ＯＳＬ結構圖；（ｂ）激光器泵浦發(fā)光實圖；（ｃ）邊發(fā)射光譜圖，插圖為器??入［２２］??

計了軸向耦合有機納米線雙色單模激光器［２３］，其結構如下圖１－３所示。納米線Ａ和納米??線Ｂ分別由氰基取代的低聚（對亞苯基亞乙烯基）（簡稱為〇ｐｖ－Ａ）和氰基取代的低??聚－（ａ－亞苯基亞乙烯基）－１，４－雙（Ｒ氰基－４－二苯基氨基苯乙烯基）－２，５－二苯基苯（簡稱??為ＯＰＶ－Ｂ）合成的。這些有機分子納米線在超過閾值的栗浦條件下表現(xiàn)出多波長激射性??能，此外當兩根納米線端面對齊靠近形成耦合微腔時，通過調節(jié)納米線的長度和兩納米??線間隙寬度可以實現(xiàn)雙色單模激光的發(fā)射，它們彼此之間充當模式濾波器。??ＢＢＳ！??『，?ｍｗｉｕｉ??圖１－３?（ａ）納米線Ａ（上）、納米線Ｂ（中）、納米線Ａ＋Ｂ耦合的雙色單模激光器示意圖；（ｂ）竊合納米線??的偽彩色ＳＥＭ圖丨２３］??長度為１８．５｜ｉｍ的ＯＰＶ－Ａ納米線和１３．８（ｉｍ的ＯＰＶ－Ｂ納米線構建的軸向耦合異質納??米線諧振器（如圖１－４所示）在單側泵浦條件下均可以在各自增益區(qū)域中輸出單模激光。??當泵浦點在０１端時，ＯＰＶ－Ｂ納米線用作ＯＰＶ－Ａ有源激光腔的外部調制器，用以產(chǎn)生??４５８ｎｍ的單模激光，而它們的作用與輸出５５４．５ｎｍ單模激光的情況相反。當兩個耦合的??納米線同時用作有源激光腔和無源調制腔時（即泵浦點在０２處），軸向親合的異質納??米線腔中的這種共模選擇效應將使雙波長單模激光器的輸出成為可能。實驗也證明通過??整體泵送異質耦合的納米線結構可以實現(xiàn)預期的雙色單模激光。??４??

Ｒｙｎｐ??ｓ＝ａ?Ｕ??４５０?５００?５５０?４５０?５００?５５０?６００?６５０??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｉ?（ｒｍ）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｎｎ）??圖１－４軸向耦合的異質納米線在不同泵浦位置下的激光發(fā)射光譜［？??２、微腔結構??微腔結構不同于平面波導結構，其諧振腔是在垂直于薄膜平面方向上建立。這種結??構己經(jīng)在無機半導體激光器中得到了成功的應用，被稱為表面發(fā)射的垂直微腔激光??（Ｖｅｒｔｉｃａｌ－Ｃａｖｉｔｙ?Ｓｕｒｆａｃｅ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ?Ｌａｓｅｒ：?ＶＣＳＥＬｓ）。Ｔｅｓｓｌｅｒ?等在?１９９６?年報道了以?ＰＰＶ??為增益介質的微腔激光器［２４］。該激光器中，有機材料ＰＰＶ被直接旋涂在寬帶高反的ＤＢＲ??反射鏡片表面，有機薄膜厚度約ｌＯＯｎｍ，作為輸出端的銀鏡通過蒸鍍方式沉積在有機層??上表面。??Ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ＰＰＶ??Ｓｉｌｖｅｒ?＿ＪＴ＼＾??－１００?ｎｍ?ＰＰＶ?＼——／?＾???．?Ｌ?」ｎ??—三?ＤＢＲ??ｈ?Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ??３５５?ｎｍ??圖１－５光泵浦綠光激光器結構示意圖（左）及ＰＰＶ分子式（右）Ｕ４］??該微腔激光器采用三倍頻再生放大Ｎｄ：ＹＡＧ激光器作為泵浦源，泵浦光脈沖寬度為??２００￣３００ｐｓ，重復頻率為１ｋＨｚ，中心波長３５５ｎｍ。栗浦時，光束聚焦成直徑為２５０ｆｉｍ的??光斑垂直照射在器件上，其最大入射能量為５Ｗ。由于腔長較短，在微腔中僅有幾個縱??模能有效振蕩，且當泵浦光能量超過激射閾值（２〇（ＶＪ＇ｃｎｒ２），最終實現(xiàn)單模輸出（圖??１－６所示）�；谠摴ぷ鞯膯l(fā)，基于不同種類的有機增益介質的平面微腔激光器在日??后

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一維邊發(fā)射有機半導體光子晶體激光器設計[J]. 李長偉,陳笑,蔡園園,王曉青,馮帥,王義全.  光學學報. 2018(09)
[2]MEH-PPV和PFO發(fā)光薄膜的光學常數(shù)和厚度測定[J]. 朱德喜,沈偉東,甄紅宇.  光電子.激光. 2009(01)
[3]有機聚合物光波導的端面處理研究[J]. 錢淑冰,胡國華,惲斌峰,崔一平.  光電子技術. 2007(04)
[4]MEH-PPV薄膜的光學參數(shù)計算[J]. 王曉陽,徐艷梅,張春平,李靜,莫越奇,吳宏濱,曹鏞,Yu Gang.  光子學報. 2005(05)
[5]摻雜非線性吸收介質的光子晶體的雙穩(wěn)態(tài)特性[J]. 黃曉琴,崔一平.  光電子·激光. 2003(01)

博士論文
[1]兩種典型有機共軛聚合物相干振動過程的超快光譜研究[D]. 王英惠.哈爾濱工業(yè)大學 2009



本文編號：3263119