CN108039637B - 一种有机回音壁式（wgm）谐振腔的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回音壁式（WGM）谐振腔的制备方法。本发明提供的制备方法，一种乳液组装的方式得到了表面光滑的有机微盘结构，是利用光透性好且机械柔韧性好的有机高分子作为主体材料，采用乳液自组装的方式制备了表面光滑的微盘结构。通过掺杂合适的有机荧光小分子，得到了低阈值的回音壁式（WGM）谐振腔，研究了腔结构对其光学性质的影响，实现回音壁式（WGM）激光的有效输出，以便于下一步进行功能的集成。不过，目前所提出的组装方法很难对所得的腔结构进行有效控制，不利于我们对激光模式以及激光的辐射角度进行调节。

Description

一种有机回音壁式（WGM）谐振腔的制备方法
技术领域
本发明涉及一种回音壁式（WGM）谐振腔的制备方法。
背景技术
微纳谐振器是光子学回路中的一种基础性元件，可以作为微纳尺度上的相干光源，为光子学回路提供最原始的信号输入,我们知道激光器的实现离不开泵浦源，增益介质以及谐振腔这三个必要条件，其中谐振腔对器件微型化的程度起决定性的作用,如何在微纳尺度上实现高品质的谐振腔对纳米光子学的发展至关重要。
目前，常用的光学腔是由两块平行放置的高反射率镜子所组成的Fabry-Perot(F-P)谐振腔，光子在两面镜子之间来回反射形成驻波来实现光学限域和光谱调制,但是当器件尺寸缩减到微纳尺度上时，光的衍射效应就会变得十分明显，引起镜子反射率的大幅降低，严重阻碍了谐振腔品质的提高;与之相比，回音壁模式（Whispering gallery mode,WGM）谐振腔利用光在闭合弯曲的界面发生全反射的方式来限域光子，有效地避免了F-P 两端由于低反射率所带来的耗散问题，可以在微纳尺度上实现更高品质（Q）的光学谐振腔，在微纳光源的构建上面具有巨大的应用前景,回音壁模式的谐振已经在各种不同形状的微腔中实现，包括环形，盘形，球形等结构，而且相关的研究已经证明WGM 谐振腔可以在微纳尺度上提供足够的光学反馈实现低阈值的激光辐射。
不过，目前大部分WGM 谐振腔的都是由无机材料构建的，往往需要复杂的外延生长技术才能将实现光增益介质的引入，而外延生长技术需要满足苛刻晶格匹配等条件，极大的限制了增益材料的选择范围，对我们进行激光波长的调节和扩展是十分不利的,然而有机材料实现有效地共混和掺杂，实现光学增益，实现微盘WGM 激光信号的耦合输出，有巨大的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种回音壁式（WGM）谐振腔的制备方法；选用有机分子来制备，使用乳液自组装的方式，利用两相之间各向同性的界面张力使柔性的聚苯乙烯链能够聚集形成球形或者圆形结构。
通过优化乳化条件及陈化条件等因素，我们最终可以得到表面光滑的回音壁式（WGM）谐振腔。
本发明通过如下技术方案实现：
1.一种制备回音壁式（WGM）谐振腔的方法，所述方法包括如下步骤：
1）将有机高聚合分子溶解于良溶剂中，超声，得到有机高聚合分子的良溶液；
2）取上述步骤1）所述的有机高聚集分子的良溶液，滴加不同比例的去离子水，超声，得到乳浊液；
3）取上述步骤3）所述的乳浊液，滴加到基地上并迅速用另一个相同的基地盖上，等待液体挥发完全，得到有机微盘；
4）将有机小分子溶解于良溶剂中，超声，得到有机小分子分子的良溶液；
5）取上述步骤4）所述的有机小分子的良溶液，注入到一定量的上述步骤1）中的有机高聚集分子的良溶液，滴加不同比例的去离子水，超声，得到乳浊液；
6）取上述步骤5）所述的乳浊液，滴加到基地上并迅速用另一个相同的基地盖上，等待液体挥发完全，得到有机圆盘微腔；
7）通过光学测试平台对上述步骤6）的有机圆盘微腔进行谐振效果测试。
2.根据本发明 所述的制备方法，步骤4）所用的具有光学性质响应的有机分子;其他具有光学性质性质的分子体系均在本专利的保护范围内。
3.根据本发明 所述的制备方法，步骤5）中，有机分子在自组装过程由于比表面张力形成有机圆盘微腔。
4.根据本发明 的制备方法，其特征在于，所述良溶剂；优选地，所述良溶剂选自DMF、乙腈、二氯甲烷等；优选地，所述有机分子摩尔浓度为0.01-50毫摩尔每升。
5.根据本发明 的制备方法，其特征在于，步骤5）中，超声时间不少于5分钟，使有机分子完全溶于微盘。
6.根据本发明 的制备方法，其特征在于，步骤2）和步骤3）中，所用基片为各种常用的基片，如玻璃基片、石英基片、硅基片或导电玻璃基片。
7.本发明 的方法制备获得的有机回音壁式（WGM）谐振腔。
本发明涉及的构筑方法具有以下积极有益的效果：
1.提供了一种制备回音壁式（WGM）谐振腔的方法，该方法成本低廉，方法简单，对环境友好，可以大量制备；
2.制备的回音壁式（WGM）谐振腔降低的光子耦合输出的损失；
3.这种技术在光子器件的制备方面具有巨大的应用价值。
附图说明
图1 化合物分子A的结构式。
图2按实施例1制备的微盘的显微镜照片，标尺为5μm。
图3按实施例2制备的有机微盘的电子显微镜照片，标尺为5μm。
图4按实施例3制备的有机微盘的荧光显微镜照片，标尺为5μm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域技术人员理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明基础上作出的改进和变化都在本发明的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、有机微盘的制备
配置浓度为0.05 mM的聚苯乙烯的溶液，溶剂为DMF溶液。在一个10 mL的试管中加入5 mL 配置好的聚苯乙烯溶液，注入40μL的去离子水，立刻超声10分钟，得到乳浊液。将得到的乳浊液滴加到玻璃基地上，并马上取另一片玻璃基地盖在所滴加乳浊液的玻璃基地上。等待乳浊液挥发完全得到微盘。
图2为上述方法制备得到的微盘的的显微镜照片，由该图所知该方法可以得到表面光滑的有机微盘结构。
实施例2、有机WGM谐振腔的制备
配置浓度为0.05 mM的聚苯乙烯的溶液，溶剂为DMF溶液；配置浓度为0.05 mM的有机分子A的溶液，溶剂为DMF溶液。在一个10 mL的试管中加入5 mL 配置好的聚苯乙烯溶液，注入100μL配置好的有机分子A溶液，超声1分钟后，注入40μL的去离子水，立刻超声10分钟，得到乳浊液。将得到的乳浊液滴加到玻璃基地上，并马上取另一片玻璃基地盖在所滴加乳浊液的玻璃基地上。等待乳浊液挥发完全得到有机微盘。
图3为上述方法制备得到的有机微盘的扫描电子显微镜照片，由该图所知该方法可以得到表面光滑的有机微盘。
图4为上述方法制备得到的有机微盘的荧光显微镜照片，由该图所知该方法可以得到表面光滑的有机微盘。

Claims (3)

1.一种制备回音壁式谐振腔的方法，所述方法包括如下步骤：
1)将有机高聚合分子溶解于良溶剂中，超声，得到有机高聚合分子的良溶液；所述良溶剂选自DMF、乙腈、二氯甲烷；所述有机高聚合分子摩尔浓度为0.01-50毫摩尔每升；
2)取上述步骤1)所述的有机高聚合 分子的良溶液，滴加不同比例的去离子水，超声，得到乳浊液；
3)取上述步骤2 )所述的乳浊液，滴加到基地上并迅速用另一个相同的基地盖上，等待液体挥发完全，得到有机微盘；所用基地包括玻璃基片、石英基片、硅基片或导电玻璃基片；
4)将有机小分子溶解于良溶剂中，超声，得到有机小分子的良溶液；
5)取上述步骤4)所述的有机小分子的良溶液，注入到一定量的上述步骤1)中的有机高聚合 分子的良溶液，滴加不同比例的去离子水，超声，得到乳浊液；超声时间不少于5分钟，使有机分子完全溶于微盘；
6)取上述步骤5)所述的乳浊液，滴加到基地上并迅速用另一个相同的基地盖上，等待液体挥发完全，得到有机圆盘微腔；
7)通过光学测试平台对上述步骤6)的有机圆盘微腔进行谐振效果测试；
所述有机小分子的结构式为
Figure FDA0003206790890000011
2.根据权利要求1所述的制备方法，步骤5)中，有机分子在自组装过程由于比表面张力形成有机圆盘微腔。
3.权利要求1的方法制备获得的有机回音壁式谐振腔。
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