CN102707367B - 包括纳米晶体的光学结构 - Google Patents
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Abstract
一种光学结构，其可在光波导表面上以如下方式包括纳米晶体：使纳米晶体与传播通过光波导的光的光场耦合以从纳米晶体产生发射。
Description
本申请是中国发明申请(发明名称：包括纳米晶体的光学结构，申请日：2007年5月21日；申请号：200780026022.3)的分案申请。
优先权要求
本申请要求2006年5月21日提交的临时美国专利申请No.60/747805的优先权，其全部引入作为参考。
技术领域
本发明涉及包括纳米晶体的光学结构。
背景技术
利用全内反射的光波导如纤维和平面波导已用于广泛的传感、通信和照明应用。由于由芯/包层介电指数阶越界面提供的完美镜面反射，光可以在长距离上的高效率传输通过光导纤维。典型地，由于该芯/包层界面，光导纤维元件中的光场被完全限制。
发明内容
光学结构可在光波导表面上以如下方式包含纳米晶体：使纳米晶体与传播通过光波导的光的光场耦合以从纳米晶体产生发射。例如，可将一个或多个半导体纳米晶体或量子点置于光学结构如波导例如光导纤维元件附近。传播通过波导的光的光场可与纳米晶体耦合并使纳米晶体发射光。
有利地，光发射结构可容许激发光源的直接和有效分布及结合到高度有效的下转换元件上，其可用于包括光学显示器的照明应用、传感器和其它应用范围。光发射结构可具有与固态照明应用特别的相关性。激发源可用于有效地分布通过波导的激发波长并通过应用下转换元件的恰当组合在使用点处下转换为合适的光谱组成，所述下转换元件包括纳米晶体。由于纳米晶体宽的光谱可调性、在光致发光中的长寿命(远远超过有机染料的寿命)和容易的溶液加工性，纳米晶体是特别合适的材料设置。
纳米晶体可为半导体纳米晶体。半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。半导体纳米晶体可包括在核表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。半导体纳米晶体可包括外层，该外层包括连接到纳米晶体表面的化合物。
在一个方面中，光学结构包括在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过光波导的光场光学耦合。
在另一方面中，光发射结构包括布置以将包括激发波长的光引入光波导中的光源和在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过光波导的光场光学耦合并且能够吸收激发波长的光和发出发射波长的光。
在另一方面中，产生光的方法包括将来自光源的包括激发波长的光引入光波导中，该激发波长传播通过该光波导并与该光波导表面上的纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长。
在另一方面中，制造光学结构的方法包括将纳米晶体置于光波导表面上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中。
波导可为光导纤维或平面波导。光导纤维可具有容许光沿着该纤维的长度以所选的量逸出(escape)的包层。纳米晶体可为半导体纳米晶体。半导体纳米晶体可包括核，该核包括第一半导体材料。半导体纳米晶体可包括在该核的表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。
可将多个纳米晶体分布在该表面的第一部分。可将多个纳米晶体分布在该表面的第二部分。分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体可具有与分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体不同的发射波长。
可将光波导的表面改性以增强光场与纳米晶体之间的耦合以容许光在所选的位置处以所选的量逸出。激发波长可传播通过光波导并与光波导表面的第一部分上的多个纳米晶体光学耦合。激发波长传播通过光波导并与该表面的第二部分上的多个纳米晶体光学耦合。
可通过浸涂、旋涂、涂抹(painting)或印刷将纳米晶体配置于该表面上。可在配置纳米晶体之前对光波导表面进行处理。
本发明的目的通过以下实现：
1.光学结构，包括在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合。
2.条目1的光学结构，其中所述波导为光导纤维。
3.条目1的光学结构，其中所述波导为平面波导。
4.条目1的光学结构，其中所述纳米晶体为半导体纳米晶体。
5.条目2的光学结构，其中所述光导纤维具有容许光沿着所述纤维的长度以所选量逸出的包层。
6.条目4的光学结构，其中所述半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。
7.条目6的光学结构，其中所述半导体纳米晶体包括在所述核的表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。
8.条目1的光学结构，进一步包括分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体。
9.条目8的光学结构，进一步包括分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体。
10.条目9的光学结构，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。
11.光发射结构，包括：
布置以将包括激发波长的光引入光波导中的光源；和
在该光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合并能够吸收所述激发波长的光且发出发射波长的光。
12.条目11的光发射结构，其中所述波导为光导纤维。
13.条目11的光发射结构，其中所述波导为平面波导。
14.条目11的光发射结构，其中所述纳米晶体为半导体纳米晶体。
15.条目12的光发射结构，其中所述光导纤维具有容许光沿着所述纤维的长度以所选的量逸出的包层。
16.条目14的光发射结构，其中所述半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。
17.条目16的光发射结构，其中所述半导体纳米晶体包括在所述核的表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。
18.条目11的光发射结构，进一步包括分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体。
19.条目18的光发射结构，进一步包括分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体。
20.条目19的光发射结构，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。
21.产生光的方法，包括：
将来自光源的包括激发波长的光引入光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与该光波导表面上的纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长。
22.条目21的方法，其中所述波导为光导纤维。
23.条目21的方法，其中所述纳米晶体为半导体纳米晶体。
24.条目21的方法，进一步包括将所述光波导的表面改性以增加所述光场与所述纳米晶体之间的耦合以容许光在所选的位置以所选的量逸出。
25.条目21的方法，其中所述半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。
26.条目21的方法，其中所述激发波长传播通过所述光波导并任选地与所述光波导表面的第一部分上的多个纳米晶体光学耦合。
27.条目26的方法，其中所述激发波长传播通过所述光波导并任选地与所述表面的第二部分上的多个纳米晶体光学耦合。
28.条目27的方法，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。
29.条目27的方法，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的发射波长。
30.制造光学结构的方法，包括：
将纳米晶体配置于光波导表面上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中。
31.条目30的方法，其中配置包括将所述纳米晶体浸涂、滴涂、旋涂、涂抹或印刷在所述表面上。
32.条目30的方法，进一步包括在配置所述纳米晶体之前处理所述光波导的表面。
其它特征、目的和优点将从说明书、附图和权利要求书中明晰。
附图说明
图1是包括纳米晶体的光学结构的示意图。
图2是从顶部和侧面观察的包括纳米晶体的光学结构的示意图。
图3是显示从包括纳米晶体的光学结构的光发射的图。
图4是说明从包括纳米晶体的光学结构的光发射的照片。
具体实施方式
光发射结构可包括在光学结构表面上的纳米晶体。使纳米晶体与传播通过光学结构的光的光场耦合。例如，可将一个或多个纳米晶体、或量子点配置于光学结构如波导例如光导纤维元件附近。在一个实例中，用纳米晶体薄层覆盖波导表面的一部分。该薄层可为单层或多层。传播通过波导的光的光场可与纳米晶体耦合并使它们发出发射波长的光。
所述层具有足以产生所需量的发射波长的光的厚度并且足够薄以避免发射波长的显著自吸收。可选择纳米晶体层的组成和厚度、以及该层中单独的纳米晶体的尺寸和尺寸分布以从波导表面的各特定部分产生特定的发射波长分布。另外，可例如通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整由波导提供的传播的激发波长的光的限制，以选择纳米晶体将在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量。例如，可使芯-包层光导纤维的包层的部分变薄或将其除去以使在该纤维内部传播的光与已置于其表面上的材料耦合。这得以发生，因为光场穿透超出芯/包层或芯/空气界面非常小的距离。所得的倏逝光场可用于以通常否则限制在该纤维中的光激发波导表面上的纳米晶体。
从波导表面不同部分上的纳米晶体发射的光可产生多种颜色和强度级，使得光发射结构用于宽范围的照明应用，例如固态照明应用。有效的激发波长源可分布通过波导，并通过应用波导表面处的下转换元件的恰当组合例如纳米晶体或纳米晶体的组合在使用点处下转换为合适的光谱组成。由于纳米晶体宽的光谱可调性、在光致发光中的长寿命(远远超过有机染料的寿命)和容易的溶液加工性，纳米晶体是用于下转换的特别合适的材料。
可通过将纳米晶体浸涂、滴涂、旋涂、涂抹或印刷在波导表面上将纳米晶体配置于该表面上。印刷可包括喷墨印刷或微接触印刷。微接触印刷和相关技术描述于例如美国专利No.5512131、No.6180239和No.6518168中，其各自全部引入作为参考。在一些情况下，印模可为具有墨水图案的无特征印模，其中该图案在将墨水施加到该印模上时形成。参见2005年10月21日提交的美国专利申请No.11/253612，其全部引入作为参考。
参照图1，光发射结构10包括布置以将光结合到光波导30中的光源20。光源20可为，例如，发射适于激发纳米晶体并引起发射的波长的光的激光器或发光二极管，例如蓝光发光二极管。在光波导30的表面的部分上的纳米晶体形成纳米晶体区域，例如区域40、50和60。在这些区域的每一个中，一个或多个纳米晶体，例如纳米晶体41a和41b形成层。该层可为单层或多层。纳米晶体41a和41b可具有相似的组成或尺寸，即，可具有相似的发射波长，或者可具有不同的组成或尺寸，即，可具有不同的发射波长。在这些区域中的每一个中，选择纳米晶体以提供特定的发射波长的光，这又可在不同位置处提供不同的颜色和强度(或者相同)。纳米晶体可为例如半导体纳米晶体。区域40、50和60可含有其它添加剂，包括染料、颜料、有机或无机基体材料、或可帮助保护所述区域免于降解的其它组分。任选地，所述区域可被保护性材料覆盖。
波导可具有多种不同形状或构造。例如，也可有助于有效的光的下转换的另一种光学结构示于图2中。在该结构中，例如通过覆盖有纳米晶体的光波导中的蓝光发光二极管(LED)注入光。波导光学模式的倏逝尾部可被纳米晶体层吸收。没有被吸收的蓝光继续环绕波导直至最后被纳米晶体吸收，这又将蓝光转化为不同颜色的发射波长。此外，发射波长由纳米晶体的尺寸和/或组成而引起。
通常，光源如蓝光LED可为任何其它LED或其它光源。另外，任何纳米晶体可涂覆在光学结构表面上，但是仅有可吸收由光源产生的激发光谱的纳米晶体将被所述光激发。纳米晶体膜可由不同纳米晶体的混合物构成。例如，纳米晶体的组合可用于产生白光光谱。可调节纳米晶体膜的厚度以将光谱发射优化。而且，通常期望使纳米晶体光自吸收最小化，其意味着使用非常薄的纳米晶体膜。
半导体纳米晶体可具有宽的吸收带以及强烈的窄带发射。取决于纳米晶体的尺寸、形状、组成和结构构造，发射的峰值波长可在整个可见和红外区域内调节。纳米晶体可备有具有所需化学特性(例如所需溶解度)的外表面。纳米晶体的光发射可为长期稳定的。
当纳米晶体达到激发态(或者换言之，激子位于纳米晶体上)时，可以发射波长发生发射。该发射具有相应于量子限制的半导体材料的带隙的频率。带隙是纳米晶体尺寸的函数。具有小直径的纳米晶体可具有介于物质的分子和大块(bulk)形式之间的性质。例如，具有小直径的基于半导体材料的纳米晶体可表现出在所有三维中电子和空穴两者的量子限制，这导致随着微晶尺寸减小材料的有效带隙增大。因此，随着微晶尺寸减小，纳米晶体的光学吸收和发射蓝移，或者移向较高的能量。
从纳米晶体的发射可为窄的高斯发射带，其可通过改变纳米晶体的尺寸、纳米晶体的组成、或者两者而在光谱的紫外、可见或红外区域的整个完整波长范围内进行调节。例如，CdSe可在可见区域内调节并且InAs可在红外区域内调节。纳米晶体群的窄尺寸分布可导致在窄的光谱范围内的光发射。所述群可为单分散的并且可呈现出在纳米晶体直径上小于15％rms的偏差，优选小于10％，更优选小于5％。可观察到在可见区域内发射的纳米晶体在不大于约75nm，优选60nm，更优选40nm，且最优选30nm半宽度(FWHM)的窄范围内的光谱发射。IR发射纳米晶体可具有不大于150nm或者不大于100nm的FWHM。以发射能量表示，该发射可具有不大于0.05eV或不大于0.03eV的FWHM。发射宽度随着纳米晶体直径的分散性减小而减小。半导体纳米晶体可具有高的发射量子效率如大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。
形成纳米晶体的半导体可包括II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或II-IV-V族化合物，例如，ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、TlSb、PbS、PbSe、PbTe、或其混合物。
制备单分散半导体纳米晶体的方法包括注入到热的配位溶剂中的有机金属试剂如二甲基镉的热解。这允许离散成核并导致宏观量的纳米晶体的受控生长。纳米晶体的制备和处理描述于例如美国专利6322901和6576291以及美国专利申请No.60/550314中，其各自全部引入作为参考。制造纳米晶体的方法是胶体生长法。胶体生长通过将M给体和X给体快速注入到热的配位溶剂中而发生。该注入产生可以受控方式生长以形成纳米晶体的核。该反应混合物可温和加热以生长纳米晶体并使其退火。样品中的纳米晶体的平均尺寸和尺寸分布两者均依赖于生长温度。维持稳定的生长所必需的生长温度随着平均晶体尺寸的增大而提高。纳米晶体是纳米晶体群的一员。由于离散成核和受控生长，所获得的纳米晶体群具有窄的单分散的直径分布。单分散的直径分布也可称为尺寸。成核后纳米晶体在配位溶剂中的受控生长和退火的过程也可导致均匀的表面衍生和规则的核结构。随着尺寸分布锐化，可升温以维持稳定的生长。通过添加更多M给体或X给体，可缩短生长期。
M给体可为无机化合物、有机金属化合物或元素金属。M为镉、锌、镁、汞、铝、镓、铟或铊。X给体为能够与M给体反应形成具有通式MX的材料的化合物。典型地，X给体为硫属化物给体或磷属元素化物给体，如膦硫属化物、双(甲硅烷基)硫属化物、双氧、铵盐、或三(甲硅烷基)磷属元素化物。合适的X给体包括双氧、双(三甲基甲硅烷基)硒化物((TMS)2Se)、三烷基膦硒化物如(三正辛基膦)硒化物(TOPSe)或(三正丁基膦)硒化物(TBPSe)、三烷基膦碲化物如(三正辛基膦)碲化物(TOPTe)或六丙基磷三酰胺碲化物(HPPTTe)、双(三甲基甲硅烷基)碲化物((TMS)2Te)、双(三甲基甲硅烷基)硫化物((TMS)2S)、三烷基膦硫化物如(三正辛基膦)硫化物(TOPS)、铵盐如卤化铵(例如NH4Cl)、三(三甲基甲硅烷基)磷化物((TMS)3P)、三(三甲基甲硅烷基)砷化物((TMS)3As)、或三(三甲基甲硅烷基)锑化物((TMS)3Sb)。在一些实施方式中，M给体和X给体可为在相同分子内的各部分。
配位溶剂可帮助控制纳米晶体的生长。配位溶剂为具有给体孤对的化合物，其例如具有可用于配位到生长的纳米晶体表面的孤电子对的化合物。溶剂配位可使生长的纳米晶体稳定。典型的配位溶剂包括烷基膦、烷基膦氧化物、烷基膦酸或烷基次膦酸，然而，其它配位溶剂如吡啶、呋喃和胺也可适于纳米晶体生产。合适的配位溶剂包括吡啶、三正辛基膦(TOP)、三正辛基膦氧化物(TOPO)和三羟丙基膦(tHPP)。可使用工业级TOPO。
在反应的生长阶段期间的尺寸分布可通过监控颗粒的吸收线宽来评估。响应颗粒的吸收光谱中的变化调整反应温度容许在生长期间维持尖锐的粒度分布。可在晶体生长期间将反应物添加到成核溶液中以生长更大的晶体。通过在特定纳米晶体平均直径停止生长和选择半导体材料的合适组成，对于CdSe和CdTe可在300nm至5μm、或400nm至800nm的波长范围上连续地调整纳米晶体的发射光谱。纳米晶体具有小于的直径。纳米晶体群具有在至范围内的平均直径。
纳米晶体可为具有窄尺寸分布的纳米晶体群的一员。纳米晶体可为球、棒、盘或其它形状。纳米晶体可包括半导体材料核。纳米晶体可包括具有式MX的核，其中M为镉、锌、镁、汞、铝、镓、铟、铊、或其混合物，和X为氧、硫、硒、碲、氮、磷、砷、锑、或其混合物。
所述核可在该核表面上具有外敷层。外敷层可为具有与核的组成不同的组成的半导体材料。纳米晶体表面上的半导体材料的外敷层可包括II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物和II-IV-V族化合物，例如，ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、TlSb、PbS、PbSe、PbTe、或其混合物。例如，ZnS、ZnSe或CdS外敷层可在CdSe或CdTe纳米晶体上生长。外敷(overcoating)方法描述于例如美国专利6322901中。通过在外敷期间调节反应混合物的温度和监控核的吸收光谱，可获得具有高的发射量子效率和窄的尺寸分布的外敷材料。外敷层可为1至10个单层厚。
粒度分布可如美国专利6322901中所述通过以纳米晶体的不良溶剂如甲醇/丁醇进行尺寸选择性沉淀而进一步精制。例如，可将纳米晶体分散于丁醇在己烷中的10％的溶液中。可将甲醇滴加到该搅拌的溶液中直至乳白色持续。由离心导致的上清液和絮凝物的分离产生富集有样品中的最大微晶的沉淀物。可重复该步骤直至注意到没有光吸收光谱的进一步锐化。尺寸选择性沉淀可在多种溶剂/非溶剂对中进行，包括吡啶/己烷和氯仿/甲醇。经尺寸选择的纳米晶体群可具有距平均直径不大于15％rms的偏差，优选10％rms的偏差或更小，并且更优选5％rms的偏差或更小。
纳米晶体的外表面可包括由在生长期间所使用的配位溶剂得到的化合物。该表面可通过重复暴露于过量的竞争配位基团进行改性。例如，被覆盖的纳米晶体的分散体可用配位有机化合物如吡啶处理，以产生容易地分散在吡啶、甲醇和芳香族化合物中但不再分散在脂肪族溶剂中的微晶。这种表面交换过程可用任何能够与纳米晶体的外表面配位或结合的化合物进行，包括例如膦、硫醇、胺和磷酸酯(盐)。可将纳米晶体暴露于短链聚合物，其呈现出对该表面的亲和性和以对悬浮或分散介质具有亲和性的部分封端。这种亲和性改善该悬浮体的稳定性并阻碍纳米晶体的絮凝。纳米晶体配位化合物描述于例如美国专利No.6251303中，该专利全部引入作为参考。
更具体地，配位配体可具有下式：
其中k为2、3或5，并且n为1、2、3、4或5，使得k-n不小于0；X为O、S、S=O、SO2、Se、Se=O、N、N=O、P、P=O、As、或As=O；Y和L各自独立地为芳基，杂芳基，或任选地含有至少一个双键、至少一个三键、或至少一个双键及一个三键的直链或支链C2-12烃链。该烃链可任选地被一个或多个C1-4烷基、C2-4烯基、C2-4炔基、C1-4烷氧基、羟基、卤素、氨基、硝基、氰基、C3-5环烷基、3-5元杂环烷基、芳基、杂芳基、C1-4烷羰氧基、C1-4烷氧羰基、C1-4烷羰基或甲酰基取代。该烃链还可任选地被-O-、-S-、-N(Ra)-、-N(Ra)-C(O)-O-、-O-C(O)-N(Ra)-、-N(Ra)-C(O)-N(Rb)-、-O-C(O)-O-、-P(Ra)-或-P(O)(Ra)-中断。Ra和Rb各自独立地为氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基、羟烷基、羟基或卤代烷基。
芳基为取代或未取代的环状芳族基团。实例包括苯基、苄基、萘基、甲苯基、蒽基、硝基苯基或卤代苯基。杂芳基为在环中具有一个或多个杂原子的芳基，例如呋喃基、吡啶基、吡咯基、菲基。
合适的配位配体可商购或通过普通有机合成技术例如描述于J.March,AdvancedOrganicChemistry中的有机合成技术制备，该文献全部引入作为参考。
透射电子显微术(TEM)可提供关于纳米晶体群的尺寸、形状和分布的信息。粉末X射线衍射(XRD)图样可提供关于纳米晶体的晶体结构的类型和质量的最完整信息。尺寸的估算也是可能的，因为粒径经由X-射线相干长度与峰宽成反比。例如，纳米晶体的直径可通过透射电子显微术直接测量或利用例如Scherrer方程由X-射线衍射数据估算。其还可由UV/Vis吸收光谱估算。
实施例
下面描述包括纳米晶体的光学结构的一个实施例。
剥去常规0.5mm塑料纤维光学元件的护套和包层。通过将该纤维浸渍在丙酮中并擦拭该纤维以除去溶解的包层材料而除去包层。然后将红色发光半导体纳米晶体(量子点)的乙醇溶液涂覆在经剥离的纤维外部。使该纳米晶体层干燥。然后将与常规纤维光学末端耦合的475nm发光二极管附到该纤维上并开启。图3示出了由该纤维发射的光的光谱。从该光谱明显看出，倏逝波与该纳米晶体耦合，其然后发射红光。可能由于使经纤维导向的蓝光散射的纤维的表面粗糙度，激发光中的一些也从该纤维发射。图4显示光发射结构的照片。容易地看见从倏逝波耦合的纳米晶体的红光。
其它实施方式在所附权利要求的范围内。
Claims (8)
1.光学结构，包括分布于光波导表面的第一部分的多个纳米晶体和分布于光波导表面的第二部分的多个纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，其中所述光学结构为光导纤维且该光导纤维具有容许光沿着该纤维的长度以所选的量逸出的包层，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
2.光发射结构，包括：
布置以将包括激发波长的光引入如权利要求1的光波导中的光源；和
分布于光波导表面的第一部分的多个纳米晶体和分布于光波导表面的第二部分的多个纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合并能够吸收所述激发波长的光且发出发射波长的光，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，其中所述光发射结构为光导纤维且该光导纤维具有容许光沿着该纤维的长度以所选的量逸出的包层，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
3.产生光的方法，包括：
将来自光源的包括激发波长的光引入如权利要求1的光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与分布于光波导表面的第一部分的多个纳米晶体和分布于光波导表面的第二部分的多个纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，所述方法进一步包括，包含光导纤维且该光导纤维具有容许光沿着该纤维的长度以所选的量逸出的包层，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
4.产生光的方法，包括：
将来自光源的包括激发波长的光引入如权利要求1的光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与分布于光波导表面的第一部分的多个纳米晶体和分布于光波导表面的第二部分的多个纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，其中所述调整包括使该纤维内部传播的光与该纤维表面上的材料耦合，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
5.产生光的方法，包括：
将来自光源的包括激发波长的光引入如权利要求1的光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与分布于光波导表面的第一部分的多个纳米晶体和分布于光波导表面的第二部分的多个纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，其中所述调整包括显著地吸收传播的光，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
6.制造权利要求1的光学结构的方法，包括：
将多个纳米晶体配置于光波导表面的第一部分上和将多个纳米晶体配置于光波导表面的第二部分上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，所述方法进一步包括，包含光导纤维且该光导纤维具有容许光沿着该纤维的长度以所选的量逸出的包层，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
7.制造权利要求1的光学结构的方法，包括：
将多个纳米晶体配置于光波导表面的第一部分上和将多个纳米晶体配置于光波导表面的第二部分上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，其中所述调整包括使该纤维内部传播的光与该纤维表面上的材料耦合，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
8.制造权利要求1的光学结构的方法，包括：
将多个纳米晶体配置于光波导表面的第一部分上和将多个纳米晶体配置于光波导表面的第二部分上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体在沿着该表面的不同位置处碰到的激发波长的量，其中所述调整包括显著地吸收传播的光，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体不同的组成。
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