有機激光器的現狀

有機激光器最新的發展情況

有機染料激光器已經發展了一段時間了，現在是應用最多的一種可調諧的激光器。染料激光器的可調諧範圍寬廣、輸出功率高、吸收和增益容易控製（因為(wei) 染料濃度容易控製）、可產(chan) 生連續波、Q開關(guan) 及超短脈衝(chong) 輸出等優(you) 點逐個(ge) 得到開發，並且得到廣泛的應用。染料是一種碳氫化合物。染料分子中參與(yu) 光的吸收或激光輻射的電子處於(yu) 分子的共軛雙鍵中，其結構如右圖所示。

液體(ti) 有機染料激光器起步較早，相對來說發展較成熟，這也使其難有突破，近幾年，發展速度較緩慢。但是液體(ti) 染料的優(you) 點還是不容忽視的，波長在很寬的光譜範圍內(nei) 可調，能夠產(chan) 生超短脈衝(chong) 激光；光束發散角小；譜線帶寬窄； 某兩(liang) 種染料混合可以輸出新的波長；激活離子密度大，增益係數高，可得到較高的輸出功率；尤其是材料豐(feng) 富、價(jia) 格低廉。

當然，液體(ti) 燃料的缺點也是顯而易見的，染料溶液的搬運和存貯都比較困難，有些激光染料還很難溶於(yu) 基體(ti) 溶液，而基體(ti) 溶液要求必須能通過染料池循環流動，在實際操作中，操作者要經常地存貯和清除大量的染料溶液，於(yu) 是不可避免地發生染料溶液外溢的情況，然而大多數有機染料是易燃、易爆、有毒或致癌的；還有就是染料溶液的連續循環使得染料池循環係統的結構相當複雜，體(ti) 積十分龐大。但是，染料盒的發展已經在一定的程度上改善了這種情況。

有機半導體(ti) 材料的高速發展使得有機半導體(ti) 的激光器的出現成為(wei) 了可能。相對於(yu) 無機材料，有機材料有最重要的優(you) 勢是其近乎無限的可修飾性。通過改變有機分子的分子構成及元素成分，有機材料的性能可以在很大的程度上進行調整，也就更有機會(hui) 充分接近實際應用的要求。下圖為(wei) 成為(wei) 有機半導體(ti) 激光器對於(yu) 有機分子材料來說必須的分子結構即 鍵結構（以碳分子為(wei) 例）

常見的小分子型有機半導體(ti) 材料有並五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等。下圖是這幾種小分子型有機半導體(ti) 材料的結構：

其中，（1）為(wei) 並五苯型，（2）三苯基胺類，（3）富勒烯，（4）酞菁，（5）苝衍生物和（6）花菁類。

常見的高分子型有機半導體(ti) 材料則主要包括聚乙炔型、聚芳環型和共聚物型幾大類，其中聚芳環型又包括聚苯、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯等類型。

其中，（1）聚乙炔型，（2）聚芳環型，（3）共聚物型。

有機半導體(ti) 材料還是一種新型的固體(ti) 激光材料，其發光波長範圍可以從(cong) 藍光到近紅外。有機半導體(ti) 材料已經在顯示器，光盤，有機發光二極管，傳(chuan) 感器等領域有所應用，這讓我們(men) 看到了，有機半導體(ti) 材料在激光器中應用的希望。

光泵浦有機半導體(ti) 激光器件由於(yu) 增益譜寬、閾值低和成本小等優(you) 勢，其研究得到了快速發展。分布反饋式（DFB）激光器，其主要部分就是DFB內(nei) 的光柵。製作器件的光柵結構方法有很多，如納米壓印、UV 壓花、電子束刻蝕和離子刻蝕等，但大多存在工藝複雜、靈活性差和參數可控性差等缺點，限製了DFB 激光器的進一步發展。為(wei) 了解決(jue) 這一問題，人們(men) 采用激光燒蝕方法和激光全息技術相結合，直接在MEHPPV聚合物薄膜表麵燒蝕光柵結構來製備DFB有機激光器。這一方法具有工藝簡單、光柵參數可控性和重複性好等優(you) 點。實驗中，研究了一下激光的出射波長和光柵周期的關(guan) 係，在光柵周期為(wei) 360 ，370 ，380，390 nm 時，激光波峰分別為(wei) 602． 91，609． 24，613． 26，619． 01 nm，表明通過改變光柵周期可以實現DFB 激光器波長的調節。這種製作有機激光器的方法還是比較實用的，在有機激光器的製造上還會(hui) 有更廣闊的應用。

英國St. Andrews 大學有機半導體(ti) 研究中心的研究人員研製出了一種LED泵浦的可調諧可見光有機激光器，這是一種分布反饋式激光器。通過一係列的實驗，從(cong) 實驗結果上來看，研究人員認為(wei) 568 nm的主峰對應於(yu) TE0模式， 而556 nm對應於(yu) TM0模式。在有機激光器工作的1 h時間內(nei) ， 研究人員沒有觀察到激光輸出功率的衰減。美國Princeton 大學的V. Bulovic 等人研製出光泵浦紅光有機半導體(ti) 激光器， Princeton 大學的V. G.Kozlov 等人選擇CBP［ 4 - 雙（N - 哢唑） 聯苯］為(wei) 主體(ti) 材料， PRL ［ 北（peryene） ］ 為(wei) 摻雜劑 ， CBP ：PRL 作為(wei) 光泵浦藍光OSL 的有源層，研製光泵浦藍光激光器。英國劍橋大學的R. H. Friend 研究小組的研究人員首次觀測到聚苯乙炔（PPV） 的激光現象，做出了光泵浦綠光PPV OSL。

雖然已經對於(yu) 有機半導體(ti) 激光器的一些研究有了一定的成果，即有機染料激光器可以應用，但是在實際應用中還有許多的地方亟待改進，光泵浦的有機激光器已經麵世，電泵浦的有機激光器還在研製中。有機半導體(ti) 激光器還在理論研究中，相信在不久的將來一定會(hui) 有成型的產(chan) 品推入市場。

有機激光器的發展前景展望

有機光泵浦半導體(ti) 激光器雖然已經麵世，但是尚處於(yu) 實驗研究階段，沒有實際的應用，有機電泵浦激光器還沒有成型的產(chan) 品，未到應用階段。但是，有機染料激光器相對於(yu) 其他的無機激光器，有很多的優(you) 點，所以它的應用前景很廣泛。

有機激光器的發光的波長範圍幾乎涵蓋了整個(ge) 可見光波段，所以在一些需要準直，相幹光亦或是裝飾品等方麵有著大量的應用潛力。我們(men) 可以展望一下，他們(men) 可能的應用方向。光泵浦藍光有機半導體(ti) 激光器，在光存貯應用和彩色下轉換等領域有著重要的應用。有機激光器製作簡單、成本低廉、集成方便等優(you) 點， 在安全檢驗、探測、光譜、軍(jun) 事和醫療診斷等方麵有很大的應用潛力。並且它作為(wei) 一種新型激光光源，在集成光電子、信息顯示和通信和傳(chuan) 感器等領域具有潛在應用前景。