有机半导体激光器现状

最早的有机激光器可以追溯到1964年对有机染料激光器的研究，到现在开始对有机半导体激光器的研究，这之中的几十年已经取得了不少突破性的进展。随着社会科学技术的进一步发展，有机激光器在科学研究和众多的社会生活领域的应用将会越来越广泛

有机激光器的现状

有机激光器最新的发展情况

有机染料激光器已经发展了一段时间了，现在是应用最多的一种可调谐的激光器。染料激光器的可调谐范围宽广、输出功率高、吸收和增益容易控制（因为染料浓度容易控制）、可产生连续波、Q开关及超短脉冲输出等优点逐个得到开发，并且得到广泛的应用。染料是一种碳氢化合物。染料分子中参与光的吸收或激光辐射的电子处于分子的共轭双键中，其结构如右图所示。

液体有机染料激光器起步较早，相对来说发展较成熟，这也使其难有突破，近几年，发展速度较缓慢。但是液体染料的优点还是不容忽视的，波长在很宽的光谱范围内可调，能够产生超短脉冲激光；光束发散角小；谱线带宽窄； 某两种染料混合可以输出新的波长；激活离子密度大，增益系数高，可得到较高的输出功率；尤其是材料丰富、价格低廉。

当然，液体燃料的缺点也是显而易见的，染料溶液的搬运和存贮都比较困难，有些激光染料还很难溶于基体溶液，而基体溶液要求必须能通过染料池循环流动，在实际操作中，操作者要经常地存贮和清除大量的染料溶液，于是不可避免地发生染料溶液外溢的情况，然而大多数有机染料是易燃、易爆、有毒或致癌的；还有就是染料溶液的连续循环使得染料池循环系统的结构相当复杂，体积十分庞大。但是，染料盒的发展已经在一定的程度上改善了这种情况。

有机半导体材料的高速发展使得有机半导体的激光器的出现成为了可能。相对于无机材料，有机材料有最重要的优势是其近乎无限的可修饰性。通过改变有机分子的分子构成及元素成分，有机材料的性能可以在很大的程度上进行调整，也就更有机会充分接近实际应用的要求。下图为成为有机半导体激光器对于有机分子材料来说必须的分子结构即 键结构（以碳分子为例）

常见的小分子型有机半导体材料有并五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等。下图是这几种小分子型有机半导体材料的结构：

其中，（1）为并五苯型，（2）三苯基胺类，（3）富勒烯，（4）酞菁，（5）苝衍生物和（6）花菁类。

常见的高分子型有机半导体材料则主要包括聚乙炔型、聚芳环型和共聚物型几大类，其中聚芳环型又包括聚苯、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯等类型。

其中，（1）聚乙炔型，（2）聚芳环型，（3）共聚物型。

有机半导体材料还是一种新型的固体激光材料，其发光波长范围可以从蓝光到近红外。有机半导体材料已经在显示器，光盘，有机发光二极管，传感器等领域有所应用，这让我们看到了，有机半导体材料在激光器中应用的希望。

光泵浦有机半导体激光器件由于增益谱宽、阈值低和成本小等优势，其研究得到了快速发展。分布反馈式（DFB）激光器，其主要部分就是DFB内的光栅。制作器件的光栅结构方法有很多，如纳米压印、UV 压花、电子束刻蚀和离子刻蚀等，但大多存在工艺复杂、灵活性差和参数可控性差等缺点，限制了DFB 激光器的进一步发展。为了解决这一问题，人们采用激光烧蚀方法和激光全息技术相结合，直接在MEHPPV聚合物薄膜表面烧蚀光栅结构来制备DFB有机激光器。这一方法具有工艺简单、光栅参数可控性和重复性好等优点。实验中，研究了一下激光的出射波长和光栅周期的关系，在光栅周期为360 ，370 ，380，390 nm 时，激光波峰分别为602． 91，609． 24，613． 26，619． 01 nm，表明通过改变光栅周期可以实现DFB 激光器波长的调节。这种制作有机激光器的方法还是比较实用的，在有机激光器的制造上还会有更广阔的应用。

英国St. Andrews 大学有机半导体研究中心的研究人员研制出了一种LED泵浦的可调谐可见光有机激光器，这是一种分布反馈式激光器。通过一系列的实验，从实验结果上来看，研究人员认为568 nm的主峰对应于TE0模式， 而556 nm对应于TM0模式。在有机激光器工作的1 h时间内， 研究人员没有观察到激光输出功率的衰减。美国Princeton 大学的V. Bulovic 等人研制出光泵浦红光有机半导体激光器， Princeton 大学的V. G.Kozlov 等人选择CBP［ 4 - 双（N - 咔唑） 联苯］为主体材料， PRL ［ 北（peryene） ］ 为掺杂剂 ， CBP ：PRL 作为光泵浦蓝光OSL 的有源层，研制光泵浦蓝光激光器。英国剑桥大学的R. H. Friend 研究小组的研究人员首次观测到聚苯乙炔（PPV） 的激光现象，做出了光泵浦绿光PPV OSL。

虽然已经对于有机半导体激光器的一些研究有了一定的成果，即有机染料激光器可以应用，但是在实际应用中还有许多的地方亟待改进，光泵浦的有机激光器已经面世，电泵浦的有机激光器还在研制中。有机半导体激光器还在理论研究中，相信在不久的将来一定会有成型的产品推入市场。

有机激光器的发展前景展望

有机光泵浦半导体激光器虽然已经面世，但是尚处于实验研究阶段，没有实际的应用，有机电泵浦激光器还没有成型的产品，未到应用阶段。但是，有机染料激光器相对于其他的无机激光器，有很多的优点，所以它的应用前景很广泛。

有机激光器的发光的波长范围几乎涵盖了整个可见光波段，所以在一些需要准直，相干光亦或是装饰品等方面有着大量的应用潜力。我们可以展望一下，他们可能的应用方向。光泵浦蓝光有机半导体激光器，在光存贮应用和彩色下转换等领域有着重要的应用。有机激光器制作简单、成本低廉、集成方便等优点， 在安全检验、探测、光谱、军事和医疗诊断等方面有很大的应用潜力。并且它作为一种新型激光光源，在集成光电子、信息显示和通信和传感器等领域具有潜在应用前景。