In this application, novel highly efficient, stable, integratable and broadly tunable dye-doped hybrid micro-cavity laser materials capable of detecting mechanical stress with high sensitivities are proposed based on the ideas of inorganic-inorganic hybrid and tunable micro-cavity lasers via spin-coating and inkjet printing techniques. The architectures of the micro-cavity laser are fabricated with an active layer in random lasing scheme and an active distributed-Bragg reflector (DBR) mirror. By utilizing the experimental techniques in modern optics, physics and chemistry, the key fabrication parameters of the hybrid random lasing active layer and their impact on laser performances are investigated. The energy transfer mechanisms and their influences on the laser tuning properties together with the detecting range of mechanical stress are investigated. The detection on mechanical compression stress is firstly demonstrated by using the vertical cavity laser composed by the random lasing active layer and the active DBR mirrors. Vertical cavity laser arrays are fabricated via the inkjet method for detection of complicated strain such as twist and so on.
本项目立足于无机有机杂化及可调谐微腔激光器的设计思路,研制一类可用于探测应力或形变的高效、高稳定、低阈值、高灵敏、宽响应和可集成的无机有机杂化微腔染料激光介质。课题综合应用现代光学、物理、化学等实验技术,研究无机有机杂化随机激光介质的关键合成与制备工艺参数及其对激光性能的影响与控制规律;研究杂化随机激光介质中共掺染料间的能量转移机理,实现对应力探测的宽响应范围;采用垂直腔面发射激光的设计思路,研究其有源DBR膜层的关键制备工艺参数及其激光性能与应力探测性能间的关联与控制规律;研究喷墨打印制备可集成杂化微腔激光介质的关键工艺参数及其对复杂形变和应力的探测。为设计、研制可用于形变及应力探测的无机有机杂化微腔激光材料与其他无机有机杂化光子学材料提供材料设计思想、关键制备技术与基础理论积累。
通过本项目的研究,利用以激光染料掺杂的聚二甲基硅烷及离子液等无机有机杂化的激光介质为有源层,研制了一系列可用于应力探测的高效率、高稳定、低阈值、高灵敏、宽响应和可集成的垂直腔面发射激光介质及原型器件。综合利用多种材料表征手段和实验技术,研究了无机有机杂化随机激光介质的关键合成与制备工艺参数及其对激光性能的影响与控制规律。采用垂直腔面发射激光的设计思路与喷墨打印的制备工艺,研究了可集成的杂化微腔激光介质的关键制备工艺参数及其对复杂形变和应力的探测。此外,利用金属-有机框架材料作为杂化光子学材料光学质量高、可设计性好、孔径孔容可调等特点,通过后功能化改性,研制开发了一系列稳定性高、生物兼容性好的金属-有机框架材料,可分别作为多光子激光微腔激光介质、小分子与重金属离子等传感探测的高灵敏、高选择性的荧光探针、以及药物可控释放的载体应用,为设计、研制无机有机杂化光子学材料提供了材料设计思想、关键制备技术与基础理论积累。
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数据更新时间:2023-05-31
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