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新型低成本光源--氮化物LED泵浦聚合物激光器

    英国St Andrews大学研究人员称,他们使用LED泵浦聚合物激光器这种廉价的简单光源,发射出可调可见光。这种新型泵浦结构使得聚合物激光器被广泛应用于各个领域,诸如光谱学、化学传感和临床医学诊断。

LED泵浦激光器

    “半导体聚合物令可调可见光激光器应用前景广阔,但是直到现在,这种可调可见光仍需要昂贵的激光器通过泵浦获得,”St Andrews大学有机半导体中心的Ifor Samuel如是说。“我们已经证明使用氮化物LED泵浦聚合物激光器是一种简单、易用、廉价的方案”。

    曾被使用过的任何类型的LED泵浦激光器寥寥无几。其中一个关键原因是LED发出的光是非相干光,它不能有效地集中于一点上。研究人员通过除去LED的封装,将聚合物激光器直接置于LED顶部来克服这种缺陷。

    当许多人认为直接的电子泵浦是最终目标,Samuel却认为使用LED进行间接的电子泵浦同样能达到正确目标。

    Samuel表示“人们需要聚合物激光器,因为它们是一种单一、易用、廉价的可见光源。我们在功能上实现了相同的效果,这意味着聚合物激光器将成为广泛应用的光源,而无需只寄望于等待直接电子泵浦方法实现的那一天。”
 
    电子泵浦的挑战

    聚合物激光器的电子泵浦方法面临一些挑战,Samuel研究小组使用间接电子泵浦方法巧妙地避开这些障碍。

    “与无机半导体相比,有机半导体具有低电荷迁移率,这意味着在增益材料中它很难达到很高的电流密度,” Samuel解释道:“这也意味着(在200nm左右)非常接近激光。另一个挑战就是增益介质内部容易吸收电荷载波信号,这对激光来说是一个大问题,因为它要求增益必须大于损失。”

    氮化物增强迁移率

    研究小组在实验中使用440nm的毫微妙脉冲InGaN LED。Samuel说:“多亏了氮化物材料的高迁移率我们解决了所有问题,我们将LED产生的光结合入聚合物激光器,然后发射出不受氮化物LED波长影响的可调相干光。”

    另一个促使LED泵浦的关键因素是研究小组对聚合物分布反馈(DFB)激光器的精心设计。激光在波纹硅衬底顶部产生一层350nm厚的含芴聚合物薄膜。在这种设计中,聚合物薄膜增强增益,波纹硅衬底提供反馈。

    “无论覆层有多薄,聚合物的吸收能力很强,它仍能吸收LED发出的大部分光,”Samuel解释道:“这种光学设计与其它聚合物激光器相比,提供了相当长的反应时间,因此足够进行LED泵浦。”

    该小组希望能证明这些激光器可以发射出一系列颜色的光,并正在努力实现其稳态运作。

(文静编译)

 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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