分布反饋式有機(jī)半導(dǎo)體激光器性能優(yōu)化的研究.pdf

1、分類號(hào)：TN383UDC：編號(hào)：分布反饋式有機(jī)半導(dǎo)體激光器性能優(yōu)化的研究ResearchonPerformanceImprovementofDFBOrganicsemiconductorLaser一學(xué)位授予單位及代碼：蓬蠶堡王盔堂l!Q!璺魚2學(xué)科專業(yè)名稱及代碼：光學(xué)工程(080300)研究方向：堂皇王堇薟生廛旦申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：譴指導(dǎo)教師：位遂圈』研究生：旦趑鑒論文起止時(shí)間：摘要光泵浦有機(jī)半導(dǎo)體激光器件具有寬的增益譜、低閾值和低成本等優(yōu)勢

2、，其研究得到了快速發(fā)展。而分布反饋結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是最有利于降低激光閾值的器件結(jié)構(gòu)。制作分布反饋有機(jī)激光器的方法有多種，如刻蝕、納米壓印及光致異構(gòu)化等，但大多存在工藝復(fù)雜、靈活性差和參數(shù)可控性差等缺點(diǎn)，限制了有機(jī)激光器的進(jìn)一步應(yīng)用。為了解決上述問題，采用激光燒蝕的方法結(jié)合激光全息技術(shù)，直接在高分子聚合物MEHPPV薄膜表面燒蝕一維光柵結(jié)構(gòu)，制備了分布反饋式有機(jī)激光器。這一方法具有工藝簡單、光柵參數(shù)的可控性和重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。采用Glass／ME

3、HPPV(400nml器件的結(jié)構(gòu)，利用波長為355nm的NdYAG納秒激光器進(jìn)行單脈沖燒蝕，獲得的光柵周期和光柵高度分別為370nm和100nm，利用飛秒激光放大器作為泵浦源激射DFB激光器件，得到激射閾值約為182心cm2“pulse～，光譜的波峰約在609nm處，半高寬為42nm。激光輸出通過改變兩光束的夾角獲得了周期為360m，370nlYl，380nm和390nin的光柵，其對(duì)應(yīng)的激光波峰分別為60291nrll，60924nI

4、n，61326nlTl和61901nin。為了降低一維DFB激光器件的閾值，在玻璃基底和有機(jī)發(fā)光層MEHPPV之間蒸鍍一層厚度為25nm的銀膜層，此時(shí)器件的結(jié)構(gòu)為Glass／Ag(25nm)／MEHPPV(400nml。測得周期為370hm帶銀膜的一維DFB激光器件的閾值為339J／cm2／pulse，光譜的峰值約在615nm，半高寬為9nm，與無銀膜的一維DFB激光器件相比較閾值降低了大約80％。器件中的表面等離子體模式與光波導(dǎo)模式產(chǎn)

5、生雜化耦合使分布的場強(qiáng)度增強(qiáng)，這是有銀膜一維DFB激光器件閾值降低的主要原因。采用時(shí)域有限差分法(FDTD)對(duì)器件的場分布進(jìn)行理論模擬計(jì)算得出兩種模式雜化的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致。為了進(jìn)一步降低帶銀膜的一維DFB激光器件的閾值，將二維光柵結(jié)構(gòu)引入到器件中來取代一維光柵的結(jié)構(gòu)。測得周期為370nto帶銀膜的二維DFB激光器件的閾值63pJ／cm2／pulse，光譜的峰值約在619nm，半高寬為5nm。與一維DFB激光器件相比較閾值又降低了約

6、81％，主要原因是帶銀膜的二維DFB激光器件中有兩個(gè)反饋截面XY和xZ，TE模式和TM模式同時(shí)存在其中，且TE模式中也能激發(fā)出表面等離子體，而帶銀膜的一維光柵DFB激光器件中只有一個(gè)反饋截面XY，只存在TM模式，TE模式不能激發(fā)出表面等離子體。相同周期的二維帶銀膜比不帶銀膜DFB激光器件的閾值小，其原因也是引入了表面等離子體模式。理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)表明，利用激光雙干涉燒蝕技術(shù)制備一維光柵和二維光柵結(jié)構(gòu)，并把表面等離子體模式引入到器件中，使表