膠體晶體微腔雷射器的製備與特性研究

《膠體晶體微腔雷射器的製備與特性研究》是依託中國科學院理化技術研究所，由金峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：膠體晶體微腔雷射器的製備與特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：金峰
• 依託單位：中國科學院理化技術研究所

項目摘要

膠體晶體是一類光子帶隙位於可見-近紅外光區的三維光子晶體，在低閾值雷射器、顯示器、低損耗光波導、太陽能電池和生物感測器等領域具有重要的潛在套用前景。本項目針對膠體晶體巨觀面缺陷雷射器的品質因子低的問題，以膠體晶體微腔為研究對象，採用自下而上的自組裝技術與自上而下的雙光子加工技術相結合的方法，在膠體晶體中構築特定微腔結構。研究膠體晶體微腔的設計原則和精確可控制備方法，闡明微腔形態、尺寸和位置等因素對膠體晶體光子帶隙所產生的影響。在此基礎上，探索發光介質在膠體晶體微腔中產生激射的條件和途徑。項目預期將揭示膠體晶體微腔中光與物質相互作用機理，實現染料的低閾值激射行為，建立微腔的結構參數與微腔品質因子之間的關係模型。項目的研究成果可以為構築具有高品質因子的膠體晶體微腔雷射器提供科學基礎，對於新型有源光子學器件的研究具有重要意義。

結題摘要

本項目探討了膠體晶體光子晶體諧振腔中染料發生激射的途徑和機理，我們構築了夾心結構的光子晶體諧振腔，並研究了諧振腔中染料發生激射的條件和降低激射閾值的方法。同時利用雙光子加工系統,在膠體晶體內部構築了摻染料的缺陷結構，並觀察到光子帶隙對染料發光的抑制作用。取得的主要成果包括:（1） 以反蛋白石結構光子晶體與染料摻雜聚合物薄膜構築了夾心結構的諧振腔結構，通過系統地改變光子晶體的結構參數，調節光子晶體的光子帶隙與染料發光光譜的匹配，實現了染料從放大自發輻射到激射的變化；（2）以膠體晶體光子晶體與染料摻雜聚合物薄膜構築了夾心結構的諧振腔結構，通過改變諧振腔中增益介質的厚度和染料摻雜濃度，成功地實現了諧振腔的激射閾值的大幅度降低。實驗結果與理論預測結果吻和良好；（3）利用雙光子加工技術在不同的功能材料中加工了微納米結構。在膠體晶體中加工了發螢光的缺陷，並且觀察到缺陷對染料發光的調製作用。本項目共發表研究論文11篇，其中在國際SCI期刊發表論文10篇,EI期刊發表1篇。培養博士畢業生一人,獲得中科院理化所長獎學金1人次.