[发明专利]基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底(1)、金属薄膜层(2)、第一金属纳米粒子层(4)和和增益介质层(6)；

其中，所述金属薄膜层(2)为能够产生非局域表面等离子体效应SPP的金属薄膜，所述第一金属纳米粒子层(4)由能够实现局域表面等离子体效应LSPR的金属纳米粒子组成；

所述增益介质层(6)内随机分布有第二金属纳米粒子(7)，所述第二金属纳米粒子(7)为能够实现局域表面等离子体效应LSPR的金属纳米粒子，所述增益介质层(6)内第二金属纳米粒子(7)的掺杂浓度为1×10^-8g/cm³-9×10^-2g/cm³。

2.如权利要求1所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，还包括第一隔离介质层(3)和/或第二隔离介质层(5)；

所述第一隔离介质层(3)层叠设置于所述金属薄膜层(2)与所述第一金属纳米粒子层(4)之间，所述第二隔离介质层(5)层叠设置于所述第一金属纳米粒子层(4)与增益介质层(6)之间。

3.如权利要求1或2所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，所述第一金属纳米粒子层(4)和所述第二金属纳米粒子(7)分别独立选自金、银、铂材质的纳米球、纳米棒、纳米立方、纳米三角形、纳米线或各种纳米尺寸形状的纳米颗粒；

所述第一金属纳米粒子(4)与所述第二金属纳米粒子(7)相同或不同。

4.如权利要求3所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，所述增益介质层(6)内第二金属纳米粒子(7)的掺杂浓度为8.95×10^-6g/cm³-2.61×10^-3g/cm³。

5.如权利要求2所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，所述第一隔离介质层(3)和所述第二隔离介质层(5)分别独立选自SiO₂层、LiF层、聚苯乙烯、聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯层，厚度为1-100nm。

6.如权利要求1所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，所述金属薄膜层(2)为厚度为10-100nm的银薄膜或金薄膜。

7.如权利要求1所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，所述增益介质层(6)的材料包括高分子聚合物和激光染料，所述高分子聚合物与所述激光染料的质量比1～80：1。

8.如权利要求7所述的基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器，其特征在于，所述高分子聚合物为聚苯乙烯、聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯；

所述激光染料为红光激光染料或蓝光激光染料，其光发射波长均在可见光范围内。

9.如权利要求1所述的一种基于金属纳米薄膜的低阈值有机固体激光器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过真空蒸镀法或磁控溅射法在衬底(1)上沉积金属薄膜，得到厚度为10-100nm的金属薄膜层(2)；

S2，将第一金属纳米粒子以自组装、旋涂或滴涂的方式沉积在所述金属薄膜层(2)上，得到厚度为1-200nm的第一金属纳米粒子层(4)；

S3，将高分子聚合物与激光染料混合后加入有机溶剂中充分溶解，并向其中掺杂第二金属纳米粒子(7)，得到混合液，将所述混合液旋涂在所述第一金属纳米粒子层(4)表面，得到厚度为0.1-3μm的增益介质层(6)。