隨著材料科學(xué)與工藝技術(shù)的進(jìn)步,各種新型半導(dǎo)體激光器的研發(fā)與應(yīng)用已取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于信息、工業(yè)、醫(yī)療和國防等諸多領(lǐng)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(jī)半導(dǎo)體材料研制開發(fā)出波長覆蓋藍(lán)光到遠(yuǎn)紅外波段的各色激光器。但作為增益介質(zhì)的無機(jī)半導(dǎo)體材料也存在制備工藝復(fù)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(jī)材料相比,有機(jī)半導(dǎo)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(xué)修飾改善材料發(fā)光性能,并且合成簡單、價(jià)格低廉、加工方便,因此有機(jī)半導(dǎo)體激光器成為近幾年的研究熱點(diǎn)。目前有機(jī)半導(dǎo)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(jī)共軛聚合物PPV衍生物作為激光增益介質(zhì),以有機(jī)半導(dǎo)體脊型波導(dǎo)為基礎(chǔ),利用光子晶體的帶隙和局域特性,設(shè)計(jì)制備一維邊發(fā)射有機(jī)半導(dǎo)體光子晶體激光器。系統(tǒng)分析了有機(jī)半導(dǎo)體材料微觀粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和宏觀增益特性對激光輸出的影響、設(shè)計(jì)優(yōu)化了邊發(fā)射有機(jī)激光器的諧振腔結(jié)構(gòu),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(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?（ａ）光泵浦藍(lán)光邊發(fā)射ＯＳＬ結(jié)構(gòu)圖；（ｂ）激光器泵浦發(fā)光實(shí)圖；（ｃ）邊發(fā)射光譜圖，插圖為器??入［２２］??

計(jì)了軸向耦合有機(jī)納米線雙色單模激光器［２３］，其結(jié)構(gòu)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(jī)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(dāng)兩根納米線端面對齊靠近形成耦合微腔時(shí)，通過調(diào)節(jié)納米線的長度和兩納米??線間隙寬度可以實(shí)現(xiàn)雙色單模激光的發(fā)射，它們彼此之間充當(dāng)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(gòu)建的軸向耦合異質(zhì)納??米線諧振器（如圖１－４所示）在單側(cè)泵浦條件下均可以在各自增益區(qū)域中輸出單模激光。??當(dāng)泵浦點(diǎn)在０１端時(shí)，ＯＰＶ－Ｂ納米線用作ＯＰＶ－Ａ有源激光腔的外部調(diào)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(dāng)兩個(gè)耦合的??納米線同時(shí)用作有源激光腔和無源調(diào)制腔時(shí)（即泵浦點(diǎn)在０２處），軸向親合的異質(zhì)納??米線腔中的這種共模選擇效應(yīng)將使雙波長單模激光器的輸出成為可能。實(shí)驗(yàn)也證明通過??整體泵送異質(zhì)耦合的納米線結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)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(zhì)納米線在不同泵浦位置下的激光發(fā)射光譜［？??２、微腔結(jié)構(gòu)??微腔結(jié)構(gòu)不同于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其諧振腔是在垂直于薄膜平面方向上建立。這種結(jié)??構(gòu)己經(jīng)在無機(jī)半導(dǎo)體激光器中得到了成功的應(yīng)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(bào)道了以?ＰＰＶ??為增益介質(zhì)的微腔激光器［２４］。該激光器中，有機(jī)材料ＰＰＶ被直接旋涂在寬帶高反的ＤＢＲ??反射鏡片表面，有機(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)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(fù)頻率為１ｋＨｚ，中心波長３５５ｎｍ。栗浦時(shí)，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(gè)縱??模能有效振蕩，且當(dāng)泵浦光能量超過激射閾值（２〇（ＶＪ＇ｃｎｒ２），最終實(shí)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(jī)增益介質(zhì)的平面微腔激光器在日??后

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一維邊發(fā)射有機(jī)半導(dǎo)體光子晶體激光器設(shè)計(jì)[J]. 李長偉,陳笑,蔡園園,王曉青,馮帥,王義全.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(09)
[2]MEH-PPV和PFO發(fā)光薄膜的光學(xué)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(jī)聚合物光波導(dǎo)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(shù). 2007(04)
[4]MEH-PPV薄膜的光學(xué)參數(shù)計(jì)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(xué)報(bào). 2005(05)
[5]摻雜非線性吸收介質(zhì)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(jī)共軛聚合物相干振動(dòng)過程的超快光譜研究[D]. 王英惠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3263119