基于电致变色反射镜的可调谐有机微腔激光器的构筑及调谐机制研究

基本信息
批准号:61875195
项目类别:面上项目
资助金额:69.00
负责人:吕营
学科分类:
依托单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡永生,肖莉莉,董文杰,唐兆兵,王丽双,宋丽
关键词:
电致变色布拉格反射镜有机光电光泵有机激光器可调谐
结项摘要

Realizing the tuning organic solid-state lasers (OSSLs) is of great significance because it has become the basis for miniaturization, intelligence, and high degree of integration to meet practical application. However, existing tuning methods such as the use of photorefractive materials, stretchable substrates, or wedge-shaped gain media are difficult to balance in terms of tuning range, laser threshold, and response speed. This project proposes for the first time a novel method for realizing tunable OSSLs by constructing a planar microcavity using a responsive Bragg reflector (DBR) and dynamically changing their photonic band gap by external stimuli. Specifically, it is proposed to use electrochromic materials with excellent electro-optic response properties to prepare DBR (ECBR) and then try to increase the response speed and wavelength tuning range of ECBR through theoretical simulations, appropriate material selection, and precise control microstructure of the film. Further, achieving a tunable OSSLs with low threshold, fast response speed and continuous adjustment of wide wavelength are expected by systematical designing the device structure and optimizing the preparation condations. It is proposed to mainly study the influence of structural parameters such as composition, porosity, and flatness of the film on their electrical tuning performance, study the laser properties of the OSSLs and their response behavior under electrical stimulation, and try to reveal the implementation path of laser and dynamic regulation mechanism in the device through dynamic analysis. The relative results would potentially provide theoretical guidance and experimental support for constructing and integrating tunable OSSLs and other organic active optical/optoelectronic devices.

实现有机固态激光器(OSSLs)的波长调谐是其走向小型化、智能化和高度集成化,满足实际应用的基础,具有重要的研究意义。现有调谐方式如使用光折变材料、可拉伸衬底或楔形增益介质等在调谐范围、激光阈值和响应速度方面难以兼顾。本项目首次提出采用响应型布拉格反射镜(DBR)构筑平面微腔,通过动态改变DBR的光子带隙实现激光波长调谐的新思路。具体的,拟采用具有优异电光响应性质的电致变色材料制备DBR(ECBR),通过理论模拟优化选材和薄膜微观结构控制,增大ECBR的响应速度和波长调谐范围,并结合器件结构仿真设计及制备工艺优化,实现低阈值、快速响应、宽波长连续可调的OSSLs。阐明薄膜的组成、孔隙率、平整度等结构参数对电调谐性能的影响规律。研究新型OSSLs的激光性质及其在电刺激下的响应行为,结合动力学分析,揭示器件中激光的实现途径及动态调控机制,为构建可调谐的OSSLs提供理论指导和实验技术支持。

项目摘要

针对可调谐有机固态激光器面临的调谐范围小、响应速度慢、激光阈值高的问题,本项目提出采用响应型电致变色布拉格反射镜(ECBR)构筑平面微腔,通过动态改变DBR的光子带隙实现激光波长调谐的新思路。主要研究内容包括:ECBR的结构设计、性能仿真及制备;ECBR的电调谐性质研究;微腔激光器件的设计及性能优化;微腔器件激光性质及其动态调控机制研究。在本项目的支持下,项目研究团队明确ECBR的结构参数与光学性质之间的关系、探明了基于ECBR微腔激光器件在电刺激下的响应机制。将增益介质整合到ECBR微腔器件中,初步实现了可调谐的窄线宽发光和激光。本项目相关研究成果,为可调谐激光器件的设计构筑提供了新的思路。本项目团队累计发表论文13篇,其中影响因子大于6的10篇;申请国家发明专利4项, 授权1项;项目团队人员参加国内学术会议6次,并与牛津大学Paul. N Stavrinou教授就新型有机激光的设计及机制研究达成合作共识,签署了合作协议。培养硕士研究生2名,博士研究生5名,其中1名博士生获得国家奖学金;项目负责人入选中国科学院青年创新促进会,中科院区域发展青年学者,中科院特聘研究骨干,吉林省优秀青年科技人才和中科院长春光机所“旭光”人才培养计划,同时作为主要完成人获吉林省自然科学二等奖1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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