光泵浦有機半導體連續雷射器的微型化製作研究

《光泵浦有機半導體連續雷射器的微型化製作研究》是依託華南師範大學，由何苗擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：光泵浦有機半導體連續雷射器的微型化製作研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何苗
• 依託單位：華南師範大學

項目摘要

電泵浦的有機半導體雷射器因為出光效率太低迄今尚未實用化，而光泵浦的有機半導體雷射器需要較高的激發閾值，但普通光束的能量密度無法達到有機雷射介質的激發閾值，必需採用雷射器作為泵浦源，這便形成了用雷射來產生雷射的怪圈，並且這種缺乏實用價值的光電子系統體積太大，無法滿足當今光電子產業中器件日益微型化的要求。.本項目擬將微透鏡技術用於光泵浦的有機半導體連續雷射器的微型化製作。泵浦源選用廉價的可長時間穩定工作的半導體發光二極體（LED）晶片陣列，在LED晶片陣列的出射表面上採用微製造技術製造並集成一個柱面功能的連續浮雕微透鏡，它可將出射光聚焦成一條高輻照度的細線，在該細線區泵浦光的能量密度可達到有機半導體材料的激發閾值最終產生受激發射。與細線狀的入射泵浦光相對應，有機雷射器的諧振腔將設計成Si襯底上由solgel材料構成的一維DFB光柵結構，從而整個光電子系統可集成為一個Si襯底上的微小晶片。

結題摘要

有機半導體雷射器的泵浦源可分為電泵浦和光泵浦兩種。事實上電泵浦的有機半導體雷射器迄今尚未實用化，因為有機半導體材料中的載流子具有的高度局域化特徵決定了載流子的遷移率很低，難以實現高的注入電流密度，導致發光強度很低。而光泵浦的有機半導體雷射器雖已面世，但令人遺憾的是普通光源的能量密度無法達到有機半導體材料激發閾值的要求，泵浦源還需採用另一個雷射器光源，形成了用雷射產生雷射的怪圈。 本項目首次將微透鏡技術用於光泵浦的有機半導體連續雷射器的微型化製作。泵浦源選用廉價的可長時間穩定工作的半導體發光二極體（LED）晶片陣列，在LED晶片陣列的出射表面上採用微製造技術製作並集成一個柱面微透鏡陣列，它可將LED陣列出射光聚焦成多條高輻照度的細線，在該亮線區泵浦光的能量密度可達到有機半導體材料的激發閾值最終產生受激發射。與細線狀的入射泵浦光相對應，有機雷射器的諧振腔將設計成Si或石英襯底上由solgel材料構成的一維DFB光柵結構，從而整個雷射器除泵浦源外的光電子系統可集成為一個Si或石英襯底上的微小晶片。 本項目組首次成功研製出LED晶片陣列泵浦的連續有機半導體雷射器原型, 發光晶片體積為8 立方毫米，輸出雷射波長710.7 nm，線寬為0.4 nm，輸出光功率為6.74 mW，能量轉換效率為4.3%，在激發閾值以上可連續工作720小時。獲得國家發明專利授權4項，實用新型專利授權2項，發表被SCI檢索的學術論文16篇，其中9篇發表在《Optics Letters》、《IEEE/OSA Journal of Display Technology》和《Nanoscience and Nanotechnology Letters》等國際權威雜誌上。通過本項目的研究實踐，培養出合格的碩士生15名，參與指導博士生2名，均已畢業。 本項目研究的完成結束了目前光泵浦有機半導體雷射器領域用雷射來產生雷射的怪圈，並使光泵浦有機半導體雷射器趨向微型化和集成化，本項目屬於源頭創新技術方案，具有中國人自主的智慧財產權。有機半導體材料通過化學修飾能實現藍光、甚至紫光發射，使得波長比藍光更短的微型化的DVD雷射頭成為可能，這種新一代的、信息儲量大幅增加的紫光DVD雷射頭技術將能夠挑戰Sony公司目前的藍光DVD雷射頭專利技術，甚至可能動搖Sony公司在光存儲領域裡的王者地位，產生難以估量的經濟價值。