[发明专利]一种回音壁模式有机异形谐振腔及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种回音壁模式有机异形谐振腔及其制备方法和应用，属于光学器件领域。本发明所述制备方法包括如下步骤：将有机半导体分子溶于有机良溶剂中，得到有机半导体溶液；将不良溶剂、有机半导体溶液加入到容器内，且有机半导体溶液与不良溶剂不接触并有机半导体溶液在不良溶剂的上方；将容器盖上盖子，使容器不完全密封，当溶剂挥发后，得到回音壁模式有机异形谐振腔。本发明所述制备方法简单易行，并得到了具有完美边界与超光滑表面的类纺锤体谐振腔，该谐振腔结晶性好、没有杂质与光学缺陷，可以有效地降低光的耦合输出损耗，实现其具有高品质因子的目的。

技术领域

本发明涉及一种回音壁模式有机异形谐振腔及其制备方法和应用，属于光学器件领域。

背景技术

激光作为一种新型光源，已经发展了较长时间，因其具有单色性、方向性好、亮度更高等优点而被广泛利用。虽然激光的优点很多，但是随着社会的发展，人们对于光学器件的集成度与尺寸有了更高的要求，因此，微纳激光器的研究便成了目前的研究热点。其中要实现激光发射需要满足三个要素，一是激励源，其是提供形成激光发射所需的激励能量；二是增益介质，其是提供形成激光的能级结构体系；三是光学谐振腔，其是提供反馈放大机构。一般来说前两个是不可控的因素，因此，要实现激光器尺寸的缩小，关键的地方是在缩小光学谐振腔的尺寸，那么制备具有良好激光性的微小光学谐振腔便是很重要的一个研究方向。

目前，常用的光学谐振主要有法布里-佩罗(Fabry-Pérot,F-P)谐振腔、回音壁模式(whispering-gallery mode,WGM)谐振腔。其中，谐振腔的品质因子(Q值)和方向性输出是衡量微腔优劣的两个重要指标。F-P谐振腔主要是利用光子在两个相互平行的端面之间来回反射传播后，产生增益光，当光学增益克服谐振腔限制时，增益光将会从纳米线结构的端面以激光的形式出射，但是由于其两个端点的反射率相对较小，使得其Q值比较低。而WGM谐振腔则是利用闭合弯曲的边缘实现对光子的全反射，进而使得其具有高Q值，但其外形大都是圆形使得辐射在谐振腔平面的模式是各项同性的发射，很难使腔内的光线按一定的方向输出。因此，设计并制备一个兼备高Q值和方向性输出的光学谐振腔对于微纳激光器是非常重要的。目前，科研人员在这个方面进行了很多探索，从起初的线盘耦合、线环耦合等波导耦合结构，到近几年的异形腔，都是为了解决这个问题。但是总体来看，制备异形腔这个策略可以更好的解决这个问题，因为异形腔是由圆形谐振腔演变而来的，并且异形腔与圆形结构存在不同，可以实现方向性输出。因此，本发明采用了一种反溶剂扩散诱导自组装法制备了一种回音壁模式有机异形谐振腔，其除了具有回音壁模式谐振腔的优点以外，还可以实现方向性输出。

发明内容

本发明提供一种回音壁模式有机异形谐振腔的制备方法，该制备方法简单易行，并得到了具有完美边界与超光滑表面的类纺锤体谐振腔，该谐振腔结晶性好、没有杂质与光学缺陷，可以有效地降低光的耦合输出损耗，实现其具有高品质因子的目的，并且通过改变条件，能够对类纺锤体的长径比进行调节，进而对其激光利用率进行调节，这对于构筑具有方向性输出的高品质因子微纳激光器是十分有意义的。

本发明提供了一种回音壁模式有机异形谐振腔的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将有机半导体分子溶于有机良溶剂中，得到有机半导体溶液；将不良溶剂、有机半导体溶液加入到容器内，且有机半导体溶液与不良溶剂不接触并有机半导体溶液在不良溶剂的上方；将容器盖上盖子，使容器不完全密封，当溶剂挥发后，得到回音壁模式有机异形谐振腔。

本发明优选为所述有机半导体分子为4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯。

本发明所述4,4'-双[4-(二对甲苯基氨基)苯乙烯基]联苯的缩写为DPAVBi。

本发明优选为所述有机良溶剂为二氯甲烷。

本发明优选为所述有机半导体溶液的浓度为2-10mmol/L。

本发明优选为所述不良溶剂为甲苯。