[发明专利]有机半导体激光器

说明书

本发明公开了一种有机半导体激光器。为解决有机半导体激光器Q值低、激光阈值高的技术问题，本发明公开的有机半导体激光器包括无机LED层，隔离层以及有机层，该有机半导体激光器还包括分形层，该分形层位于有机层和隔离层之间；其中所述分形层具有经过2次或3次迭代后的分形结构。本发明以分形层为技术手段，解决了有机半导体激光器Q值低、激光阈值高等的技术问题，有效地提高了有机半导体激光器的光电特性，可以低成本实现半导体激光器。本发明适于激光器领域。

技术领域

本发明涉及一种有机半导体激光器，尤其涉及一种具有分形结构激光谐振器的光泵浦激光器。

背景技术

激光器在众多领域中有着广泛的应用前景。激光器最为重要的三部分是泵浦源、增益介质以及谐振腔。对于增益介质，主要有三五族或二六族半导体、有机半导体、零维至二维纳米材料，以及目前非常热门的卤化铅钙钛矿等。虽然钙钛矿是作为太阳能电池光吸收材料而受重视，但是卤化铅钙钛矿在激光器中作为光学增益材料同样备受推崇。目前激光器领域的研究普遍追求更为小型化、高Q值的腔体设计，以及满足单色性、方向性、相干性的发射光特性等。基于钙钛矿和有机半导体的现有技术具体可以参考：

现有技术1:CN104662625B；

现有技术2:CN103094836B。

然而现有的研究中大多关注提升激光器的品质，忽略成本因素。能否低成本地实现激光器，是该领域研究成果最终能否产业化落地的重要因素。传统的基于外延生长的单晶半导体材料，工艺复杂，需要高温高压，生产条件苛刻，最终成本较高。目前比较有希望的低成本方案包括溶液法制备钙钛矿方向和溶液生长的有机半导体方向等。

图1是一种已知的有机半导体激光器的剖面示意图。有机层13中含有有机荧光材料，在其内部复合空穴和电子，并产生光子。隔离层12，用于模式引导，通常为透明材料。无机LED层11发射泵浦光，用于提供光源。在有机层13和隔离层12之间的界面，形成谐振器10。

钙钛矿虽然具有优异的光学和电学特性，比如载流子迁移速度快、扩散长度长、荧光量子效率高等诸多优点，但仍存在Q值不够高、跳模不稳定等缺陷，依然限制其产业化应用。而有机半导体虽然成本低，但是它的光电特性不如单晶半导体材料，这削弱了由其构建的激光器性能，比如有机分子制作的光学微腔表面不均匀，Q值不高，阻碍其成为产业化激光器的增益介质材料的可能性。

基于此，本领域亟需能克服有机半导体作为增益材料的一种或多种不利因素，提升有机微纳激光器性能的解决方案。

发明内容

鉴于此，为了解决或部分解决上述部分或全部技术问题，本发明通过如下技术方案实现：

一种有机半导体激光器，其包括无机LED层，隔离层以及有机层，该有机半导体激光器还包括分形层，该分形层位于有机层和隔离层之间；其中所述分形层具有经过2次或3次迭代后的分形结构。

在某一实施例中，所述分形层中掺杂有杂质成分。

在某一实施例中，所述分形层是由奇数边几何结构构成的分形层。

在某一实施例中，有机层的材料为多臂结构共轭分子，或者稠环芳烃类化合物。

在某一实施例中，所述隔离层的折射率与所述有机层的折射率不同。

在某一实施例中，所述分形层与所述有机层采用相同的有机荧光材料。

在某一实施例中，所述分形层与所述有机层采用不同的有机荧光材料，且所述分形层的有机荧光材料折射率低于有机层的有机荧光材料折射率。

在某一实施例中，所述分形层是由三角形或五边形构成的分形结构。

在某一实施例中，所述分形层采用钐有机稀土发光材料，而所述有机层选用带有三苯胺基团的化合物TPE-TPA或TPE-2TPA。