CN109103739A - 一种蓝光随机激光器 - Google Patents

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郭敬为
刘金波
袁红
盖宝栋
胡墅
李慧
桑凤亭
金玉奇
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Abstract

本发明随机激光器在照明、辨识、生物标记、医学成像和变色玻璃等方面具有巨大的应用潜力。蓝光随机激光器由于其发出蓝色可见光，并且泵浦光为紫外不可见光从而避免泵浦光对随机激光的干扰以及可以为白光随机激光器的制备提供蓝光原色等优点，具有巨大的应用价值。通过用355nm紫外光泵浦参有蓝光染料和纳米金属粒子的高分子聚合物薄膜，可以实现蓝关随机激光的输出。本发明为在衬底上旋涂一层参有蓝光染料和纳米金属粒子的高分子聚合物薄膜的蓝光随机激光器，泵浦光从高分子聚合物薄膜表面垂直射入膜内，激发出膜内的蓝光染料产生放大自发辐射而发射出蓝光，与膜内的纳米金属表面的等离子体产生共振而得到放大，发射出蓝光随机激光。

Description

一种蓝光随机激光器
技术领域
本发明是一种蓝光随机激光器，它是利用在高分子薄膜中的蓝光染料在355nm紫外光泵浦下的发射光与分散在薄膜中的纳米金属颗粒的表面等离子体形成共振，使得染料的发射光得到增强，线宽得到压窄，实现蓝光随机激光的输出。该发明设计是一种高效的蓝光随机激光发生装置，并为未来制备白光随机激光器提供蓝光原色。
背景技术
随机激光器在照明、辨识、生物标记、医学成像和变色玻璃等方面具有巨大的应用潜力。蓝光随机激光器由于其发出蓝色可见光，并且泵浦光为紫外不可见光从而避免泵浦光对随机激光的干扰以及可以为白光随机激光器的制备提供蓝光原色等优点，具有巨大的应用价值。
关于红光随机激光和绿光随机激光的报道比较普遍，至今没有见到有关蓝光随机激光器的报道，因此设计制备蓝关随机激光器十分具有研究价值。
实验发现，用355nm的紫外光泵浦分散有纳米银和蓝光染料的聚苯乙烯薄膜时，纳米银表面的等离子体易于与泵浦光和染料的发射光形成等离子体共振，从而提高蓝光染料的发光性能，发射出线宽很窄的蓝光随机激光。目前的蓝光发光设备大多来自于氮化镓和铟氮化镓等半导体材料，制备工艺复杂，成本较高。相比之下，蓝光随机激光的制备简单，成本较低，并且具有可调谐的特性。
本发明设计的思路是利用分散在聚苯乙烯薄膜中的纳米银与蓝光染料的发射光之间的等离子体共振作用，提高蓝光的受激发射性能。
发明内容
本发明的实用性是纳米金属颗粒与泵浦光和染料的发射光形成等离子体共振，极大提高纳米金属表面的电磁场强度，使得蓝光染料更容易实现受激发射产生蓝光随机激光。
其过程是：泵浦光镜柱面镜横向扩束和纵向聚焦之后形成线型光，通过光阑调整泵浦光泵浦在薄膜表面的长度。泵浦光进入薄膜之后激发蓝光染料产生放大自发辐射，染料的发射光与分散在薄膜中的纳米金属表面的等离子体形成共振，从而使得纳米金属附近的电磁场强度极大地增强，激发该区域的染料产生受激发射，经过在纳米金属表面和薄膜表面多重散射和全反射之后不断得到放大，并最终向各个方向发射随机激光。
本发明的技术解决方案如下：
一种蓝光随机激光器，包括紫外光光源和一层涂在衬底上的高分子聚合物薄膜，于薄膜的内部含有蓝光染料，并分散有纳米金属颗粒；紫外光光源发出的紫外光照射到薄膜上，于薄膜处产生蓝光。
所述的衬底为透明衬底，衬底对蓝光波段400-480nm的透过率为90％以上。
所述的衬底为透明石英、玻璃、塑料或石墨烯衬底。
所述的高分子薄膜为透明薄膜，薄膜对波长在400-480nm的蓝光吸收率在10％以下。
所述的高分子薄膜为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚丙烯酸脂、聚乙二醇中的一种或两种以上；蓝光染料为Exalite411、Exalite417、STILBENE 420中的一种或两种以上；纳米金属颗粒与蓝光染料的物质的量之比为1:64-1:1，蓝光染料与高分子薄膜的质量比为1:40-1:5，薄膜厚度为50nm-500μm。
所述的纳米金属颗粒的粒径分布在1-100nm之间，将其分散于溶剂当中时，其等离子体共振吸收峰在400-480nm。
所述的纳米金属颗粒为金属金、银、铂中的一种或两种以上。
紫外光光源发出的紫外光经柱面凹透镜横向扩束和纵向聚焦之后照射到薄膜上，蓝光随机激光产生之后沿各个方向发射。
衬底上的高分子聚合物薄膜采用旋涂工艺制成，可增加薄膜结合强度，延长使用寿命。
所述的衬底可以为刚性或者柔性衬底，可以任意改变随机激光器的形状。
本发明为在衬底上旋涂一层参有蓝光染料和纳米金属粒子的高分子聚合物薄膜的蓝光随机激光器，泵浦光从高分子聚合物薄膜表面垂直射入膜内，激发出膜内的蓝光染料产生放大自发辐射而发射出蓝光，与膜内的纳米金属表面的等离子体产生共振而得到放大，发射出蓝光随机激光。
本发明的设计思路是把染料和高分子聚合物用氯仿溶剂溶解，使染料浸入到高分子聚合物胶体当中，并向体系中加入纳米金属粒子作为散射介质，在衬底上旋涂成膜，制备成蓝光随机激光器。用355nm紫外光对其进行泵浦，得到蓝光随机激光。本设计可以为蓝光随机激光器的制备提供一种可行性方案，并为白光随机激光器的设计制备提供蓝光原色。
本发明随机激光器在照明、辨识、生物标记、医学成像和变色玻璃等方面具有巨大的应用潜力。蓝光随机激光器由于其发出蓝色可见光，并且泵浦光为紫外不可见光从而避免泵浦光对随机激光的干扰以及可以为白光随机激光器的制备提供蓝光原色等优点，具有巨大的应用价值。通过用355nm紫外光泵浦参有蓝光染料和纳米金属粒子的高分子聚合物薄膜，可以实现蓝关随机激光的输出。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图1中的器件名称如下：
1泵浦光
2柱面凹透镜
3柱面凸透镜
4-1溶解有染料的高分子薄膜
4-2纳米金属颗粒
5衬底
6随机激光。
具体实施方式
为详细描述本发明的具体工作过程及使用方法，结合实际应用情况，举例说明本发明的具体实施方式。
实施例1
为提高染料发光的量子产率以及蓝光的纯度，提高蓝光随机激光器的工作效率，本实施例中使用蓝光染料Exalite417为增益介质，并选择355nm紫外光作为泵浦光。Exalite417染料在355nm的紫外光激发下的发光波长为413-422nm，完全处于蓝光波段，并且具有18％的高量子产率。355nm泵浦光可以通过Nd：YAG产生的1064nm的红外光经过倍频晶体三倍频之后产生。高分子薄膜选用聚甲基丙烯酸甲酯薄膜，因其价格低廉，易溶于有机溶剂氯仿当中，并且对波长400-480nm蓝光吸收在10％以下。衬底选用石英玻璃片衬底，因其对波长在400-500nm之间的发射光的透过率在90％以上。纳米银为参考文献1(T.Y.Dong,W.T.Chen,C.W.Wang,C.P.Chen,C.N.Chen,M.C.Lin,J.M.Song,I.G.Chen and T.H.Kao,Phys.Chem.Chem.Phys.11,6269(2009).)制备的粒径在7nm左右的球形纳米银，因其等离子体共振吸收峰在300-500nm之间，易于与泵浦光、染料Exalite417的发射光形成等离子体共振。
将0.0831g Exalite417激光染料、1g聚苯乙烯和0.675mg纳米银溶解于氯仿溶剂当中，吸取300μL的混合溶液，一次性滴加在石英衬底之上，在1000rpm的转速下旋涂2min，制备成薄膜厚度为100μm的蓝光随机激光器。
蓝光随机激光器具体工作时，355nm泵浦光经过柱面凹透镜横向拉伸和柱面凸透镜纵向压缩之后，形成了长1cm，宽1mm左右的线型激光束。泵浦光垂直于随机激光器表面的高分子薄膜射入，激发Exalite417染料产生放大自发辐射，发射光与分散在聚合物薄膜当中的纳米银颗粒形成等离子体共振，使得纳米银附近的电磁场强度极大地增强并且迅速激发该区域的染料实现粒子数反转和受激发射，经过纳米银的散射和高分子薄膜表面的多次全反射得到放大，最终向各个方向输出蓝光随机激光。
实施例2
在其他工作条件不变的情况下，用氢氟酸将石英衬底溶解，得到无衬底的超薄随机激光器。
实施例3
在其他工作条件不变的情况下，先在石英衬底上涂上一层PVA，再旋涂一层溶解有蓝光染料和纳米银颗粒的聚合物薄膜，最后将其置于去离子水中，使得PVA层溶解，聚合物薄膜自然脱落得到无衬底的超薄随机激光器。
实施例4
在其他工作条件不变的情况下，衬底选用石墨烯薄膜，高分子选用聚苯乙烯，散射介质选用纳米金颗粒，染料选用STILBENE 420。

Claims (10)

1.一种蓝光随机激光器，其特征在于：包括紫外光光源和一层涂在衬底上的高分子聚合物薄膜，于薄膜的内部含有蓝光染料，并分散有纳米金属颗粒；紫外光光源发出的紫外光照射到薄膜上，于薄膜处产生蓝光。
2.根据权利要求1所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的衬底为透明衬底，衬底对蓝光波段400-480nm的透过率为90％以上。
3.根据权利要求1或2所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的衬底为透明石英、玻璃、塑料或石墨烯衬底。
4.根据权利要求1所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的高分子薄膜为透明薄膜，薄膜对波长在400-480nm的蓝光吸收率在10％以下。
5.根据权利要求1或4所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的高分子薄膜为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚丙烯酸脂、聚乙二醇中的一种或两种以上；蓝光染料为Exalite411、Exalite417、STILBENE 420中的一种或两种以上；纳米金属颗粒与蓝光染料的物质的量之比为1:64-1:1，蓝光染料与高分子薄膜的质量比为1:40-1:5，薄膜厚度为50nm-500μm。
6.根据权利要求1所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的纳米金属颗粒的粒径分布在1-100nm之间，将其分散于溶剂当中时，其等离子体共振吸收峰在400-480nm。
7.根据权利要求1或6所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的纳米金属颗粒为金属金、银、铂中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的蓝光随机激光器，其特征在于：紫外光光源发出的紫外光经柱面凹透镜横向扩束和纵向聚焦之后照射到薄膜上，蓝光随机激光产生之后沿各个方向发射。
9.据权利要求1所述的蓝光随机激光器，其特征在于：衬底上的高分子聚合物薄膜采用旋涂工艺制成，可增加薄膜结合强度，延长使用寿命。
10.根据权利要求1所述的蓝光随机激光器，其特征在于：所述的衬底可以为刚性或者柔性衬底，可以任意改变随机激光器的形状。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111355115A (zh) * 2020-03-02 2020-06-30 陕西科技大学 基于金银核壳纳米棒-金属薄膜的有机固体激光器及制备方法
CN111987583A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 深圳大学 一种随机激光器及其制备方法和应用
CN112803230A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种柔性可调谐生物仿生随机激光器
CN113328325A (zh) * 2021-04-22 2021-08-31 江苏度微光学科技有限公司 一种柔性聚合物随机激光器及其制备方法
CN114447746A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种随机激光器、频率变换装置以及生成随机激光的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1301420A (zh) * 1998-03-20 2001-06-27 雷维奥公司 固态染料激光器
CN104953449A (zh) * 2015-04-16 2015-09-30 合肥工业大学 基于金属纳米颗粒散射的聚合物光纤随机激光

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1301420A (zh) * 1998-03-20 2001-06-27 雷维奥公司 固态染料激光器
CN104953449A (zh) * 2015-04-16 2015-09-30 合肥工业大学 基于金属纳米颗粒散射的聚合物光纤随机激光

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112803230A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种柔性可调谐生物仿生随机激光器
CN111355115A (zh) * 2020-03-02 2020-06-30 陕西科技大学 基于金银核壳纳米棒-金属薄膜的有机固体激光器及制备方法
CN111355115B (zh) * 2020-03-02 2021-11-16 陕西科技大学 基于金银核壳纳米棒-金属薄膜的有机固体激光器及制备方法
CN111987583A (zh) * 2020-09-01 2020-11-24 深圳大学 一种随机激光器及其制备方法和应用
CN114447746A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种随机激光器、频率变换装置以及生成随机激光的方法
CN113328325A (zh) * 2021-04-22 2021-08-31 江苏度微光学科技有限公司 一种柔性聚合物随机激光器及其制备方法
CN113328325B (zh) * 2021-04-22 2023-10-31 江苏度微光学科技有限公司 一种柔性聚合物随机激光器及其制备方法

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