有机激光独特的特性和其在现代显示技术和集成光学领域的潜在应用价值,受到了越来越多研究人员的关注。有机固态激光器把有机材料的柔性与工艺简单等优点相融合,对其研究具有重要的价值。本文主要针对有机激光微腔及其增益介质的特性开展了一系列的理论和实验研究。 ⑴在多层介质膜结构设计分析的基础上,研究了由分布布拉格反射镜(DBR)和金属薄膜作为反射镜、激光染料分子掺杂聚合物薄膜作为增益介质的平面光学微腔的微腔模式和光泵特性,还研究了增益介质的掺杂薄膜体系的能量传递特性及其内部动力学过程,为有机微腔激光器的设计和优化提供有参考价值的结果。 ⑵利用稳态和时间分辨的瞬态荧光光谱分别对Alq3掺杂PVK、DCM掺杂PVK的薄膜体系、DCM:Alq3:PVK双掺杂薄膜体系进行了能量传递、光致发光特性及其动力学特性的研究。研究发现:Alq3、DCM的发光强度随掺杂浓度的升高先增大后减小,且存在一个最大值。这表明Alq3、DCM与PVK之间分别都存在着有效的能量传递；研究还发现掺杂薄膜体系内能量传递效率达到最大时薄膜的发光强度并不是最强,这可能是因为浓度淬灭效应导致了Alq3、DCM发光效率的下降。在对DCM:Alq3:PVK双掺杂薄膜体系的研究中发现：保持Alq3:PVK的重量比不变,改变DCM的掺杂比,或保持DCM:PVK的重量比不变,改变Alq3的掺杂比时,整个混合物薄膜的发光强度随着DCM或AIq3掺杂浓度的升高先增加后减小,也存在一个最大值。这表明Alq3、DCM与PVK三者之间也存在着有效的能量传递；PVK激发态能量不但可以直接传递给DCM分子,还可以通过AIq3这一能量过渡体间接地传递给DCM分子。通过对比实验,我们发现在DCM:PVK掺杂薄膜体系中加入Alq3作为能量转移的中间体,采用“阶梯式”的能量传递,实现了DCM的高效发光,但如果能量转移中间体Alq3的量不足,会使得PVK的激发能不能被高效地转移给DCM分子。 ⑶在对多层介质膜结构原理深入理解的基础上,设计了符合实验所需要的多层介质膜反射镜。采用PVK、Alq3掺杂DCM的聚合物薄膜作为增益介质,金属Ag层和DBR作为上、下两个反射镜,制作了光泵浦的平面Fabry-Perot有机微腔。采用YAG激光器的三倍频光作为泵浦源,研究了光泵浦平面Fabry-Perot有机微腔的发光特性,观测到位于583.72 nm处的谐振峰,这与F-P微腔理论符合得较好,其半高全宽(FWHM,Full Width at HalfMaximum)能达到2.608 nm,谱线发生了明显的窄化；随着泵浦能量的增加,位于583.72 nm处的微腔谐振峰的半高全宽发生了非线性的减小。