CN111682398B - 一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件及应用，属于有机激光材料及应用领域。本发明在激光增益介质和光致变色分子的共混体系中实现了具有光响应和波长可调性的放大的自发辐射行为。通过使用紫外和可见光分别对器件曝光，可以实现红光与黄光的可逆输出。本发明的方法成本低廉、制备简单，可将该器件运用于有机发光二极管和有机激光器件，能够调制器件的输出电流与发光强度，构建多功能集成的有机光电器件。

Description

一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件及应用
技术领域
本发明涉及一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件及应用，属于有机激光材料及应用领域。
背景技术
有机激光具有极好的单色性和相干性，近年来由于其在彩色激光显示器、集成电路和光通信等领域出色的应用前景引起了科研人员的高度关注。输出波长可调性是评估有机激光器性能的一项重要品质因数，波长可调激光器可广泛应用于生物检测，全息成像，环境监测和三维(3D)投影等。随着这些光电器件对功能的需求不断增长，开发一款多功能集成的有机激光器件至关重要。
发明内容
技术问题：为了克服现有有机激光器件功能单一的缺陷，更好的满足未来激光技术的发展，本发明提供了一种综合性能优异的基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件。该器件同时具备光响应和波长调谐两种功能，能在紫外和可见光曝光下实现红光与黄光两种放大自发辐射光的可逆输出，并具有优异的重复性和稳定性。
技术方案：本发明所述的基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件由衬底和增益介质层组成。所述的增益介质由满足福斯特能量转移条件的主客体掺杂体系组成，其中主体为荧光化合物，客体为光致变色化合物。
进一步的，所述的光致变色化合物在掺杂体系中所占的质量比为10％～40％。
进一步的，所述的光致变色化合物在掺杂体系中所占的质量比为20％。
进一步的，所述的荧光化合物为具有激光性能的荧光共轭聚合物；所述的光致变色化合物为具有光响应特性的有机激光材料。
进一步的，所述的荧光共轭聚合物为有机黄绿光增益介质聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)]即F8BT或者有机红光增益介质聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]即MEH-PPV。
进一步的，所述的光致变色化合物为螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃]即SP。
进一步的，所述的衬底为石英基底或基于石英的分布式反馈布拉格光栅基底。
进一步的，所述的增益介质采用旋涂、喷墨打印或真空蒸镀其中一种进行沉积。
进一步的，该器件可用作发光器件应用于有机电致发光器件、光泵浦有机激光器件或电泵浦有机激光器件。
有益效果：本发明基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件，在有机半导体激光增益介质和光致变色染料分子的共混体系中实现了黄光与红光放大自发辐射的可逆调制，该器件具有低阈值和良好的光循环稳定性，两种光放大自发辐射(ASE)的阈值分别为13.63μJ/cm2和27.21μJ/cm2，且在多次光循环内能够保持光响应和波长调制功能。该工作巧妙地将光致变色染料与福斯特能量转移原理结合，成功地将这一策略运用于波长可调谐的光响应薄膜激光器件中，实现了兼具光响应和波长可调性能的多功能集成有机薄膜激光器件，该结果在光学传感及由光开关控制的光电器件等领域具有潜在的应用价值。
附图说明
图1为本发明的器件结构示意图。
图2为实施例1中的有机薄膜激光器件在紫外光和可见光条件下的放大自发辐射性能表征。
图3为实施例2中的有机薄膜激光器件在紫外光和可见光条件下的放大自发辐射性能表征。
具体实施方式
本发明所述的光响应双波长有机激光器为由衬底(1)和增益介质(2)组成，具有如图1所示的器件结构：
所述的增益介质由满足福斯特能量转移条件的主客体掺杂体系组成，其中主体为荧光化合物，客体为光致变色化合物。
所述的光致变色化合物在掺杂体系中所占的质量比为10％～40％。
所述的光致变色化合物在掺杂体系中所占的质量比为20％。
所述的荧光化合物为具有激光性能的荧光共轭聚合物；所述的光致变色化合物为具有光响应特性的有机激光材料。
所述的荧光共轭聚合物为有机黄绿光增益介质聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)]即F8BT或者有机红光增益介质聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]即MEH-PPV。
所述的光致变色化合物为螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃]即SP。
所述的衬底为石英基底或基于石英的分布式反馈布拉格光栅基底。
所述的增益介质采用旋涂、喷墨打印或真空蒸镀其中一种进行沉积。
该器件可用作发光器件应用于有机电致发光器件、光泵浦有机激光器件或电泵浦有机激光器件。
实施例1
选择石英片为衬底，选择满足福斯特能量转移条件的主客体掺杂体系作为增益介质，主体选择荧光增益介质[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)](F8BT)，客体选择光致变色化合物螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃](SP)。
光致变色化合物SP在掺杂体系中所占的质量比为20％。图1展示的是该薄膜器件在不同辐射光下的放大光谱图，该器件的发射波长能够在570nm与690nm之间的实现可逆调谐。
实施例2
选择聚二甲基硅氧烷为柔性衬底，选择满足福斯特能量转移条件的主客体掺杂体系作为增益介质，主体选择荧光增益介质聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔](MEH-PPV)，客体选择光致变色化合物螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃](SP)。
光致变色化合物SP在掺杂体系中所占的质量比为10％。该器件的发射波长能够在620nm与690nm之间的实现可逆调谐如图2所示，且该器件具有优异的机械柔性。
实施例3
选择石英材质的分布式布拉格光栅为衬底，选择满足福斯特能量转移条件的主客体掺杂体系作为增益介质，主体选择荧光增益介质[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)](F8BT)，客体选择光致变色化合物螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃](SP)。光致变色化合物SP在掺杂体系中所占的质量比为40％。该器件的发射波长能够在570nm与690nm之间的实现可逆调谐，并且发射光谱更窄，具有更高的相干性和单色性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件，其特征在于，该器件由衬底（1）和增益介质（2）组成，所述的增益介质由满足福斯特能量转移条件的主客体掺杂体系组成，其中主体为荧光化合物，客体为光致变色化合物；
所述的荧光化合物为具有激光性能的荧光共轭聚合物，所述的荧光共轭聚合物为有机黄绿光增益介质聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,8-二基)]即F8BT或者有机红光增益介质聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]即MEH-PPV；所述的光致变色化合物为具有光响应特性的有机激光材料，所述的光致变色化合物为螺[1,3,3-三甲基吲哚苯并二氢吡喃]即SP。
2.根据权利要求1所述的一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件，其特征在于，光致变色化合物在掺杂体系中所占的质量比为10%~40%。
3.根据权利要求2所述的一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件，其特征在于，光致变色化合物在掺杂体系中所占的质量比为20%。
4.根据权利要求1所述的一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件，其特征在于，所述的衬底为石英基底或基于石英的分布式反馈布拉格光栅基底。
5.根据权利要求1所述的一种基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件，其特征在于，所述的增益介质采用旋涂、喷墨打印或真空蒸镀其中一种进行沉积。
6.一种如权利要求1-5任一所述的基于光响应的波长可调谐有机薄膜激光器件的应用，其特征在于，该器件用作发光器件应用于有机电致发光器件、光泵浦有机激光器件或电泵浦有机激光器件。
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