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有机薄膜激光器(Thin Film Organic Lasers,TFOLs)因其易加工性、化学通用性、波长可调谐性和低成本等优点,在工业、医药和现代生活的许多方面中展现出区别于无机薄膜激光器的巨大优势,近年来在国内外引起广泛重视和研究。其中,相比传统激光器,随机激光器以无序结构中的随机散射提供反馈,不再依靠传统谐振腔进行反馈,从而实现高强度的受激辐射,并具有制造成本低廉、工作波长特殊、尺寸较小、结构设计灵活及友好的衬底兼容性等优点,而拥有随机激光特性的TFOLs(即有机薄膜随机激光器)将在传感技术、医疗保健、成像显示和光通信等领域获得更广泛应用。有机薄膜随机激光器的激光发射原理,主要分为“经典”随机激光和“量子”随机激光两大类。经典随机激光理论中,薄膜无序腔空间尺寸远大于发射波长,构成长程无序体系,当体系足够大时,可能存在不稳定的周期性闭合光传播路径,使发射光产生相干性。量子随机激光理论中,薄膜中散射介质构成短程无序,利用光散射发生“安德森”局域化,形成闭合回路,从而实现相干激光的发射。基于以上随机激光理论,本论文首先设计两类有机聚合物薄膜,通过对聚合物薄膜表面形貌的调控,研究表面形貌和结构变化对随机激光性能的影响关系。论文具体研究内容如下:1.利用甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)和七异丁基甲基丙烯酰氧基笼型倍半硅氧烷(MAPOSS)为原料,通过自由基溶液聚合制备系列无规共聚物(Poly(MMA-co-MAPOSS-co-TFEMA),PMPF)。通过核磁氢谱(~1HNMR)和红外光谱仪(FT-IR)表征了PMPF的化学结构,利用X射线衍射图谱(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征了PMPF共聚物薄膜中POSS聚集行为和含氟段微相结构的形成。通过在PMPF中掺杂激光染料(PM597)后实现光信号增益。利用共聚物中的微相结构作为散射体,同时薄膜粗糙表面造成的折射率长程波动产生相干性,最终产生随机激光发射。2.合成了激光染料N,N’-二(1-己基庚基)-苝-3,4,9,10-二甲酰亚胺(PBI-HH),,将PBI-HH掺杂至聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),通过喷涂制备了PBI-HH/PS和PBI-HH/PMMA薄膜。利用荧光分光光度计表征了薄膜的荧光发射,研究了喷涂成膜参数、聚合物-染料分子相互作用和退火工艺对薄膜荧光性质的影响。利用浓度依赖性调控染料分子聚集态,通过Nd:YAG激光器(532nm)泵浦薄膜样品,表征不同染料聚集态薄膜的受激发射性质。利用光学显微镜和灰度分析,分析了喷涂成膜的机理,表征了退火和喷涂溶剂对薄膜形貌的影响,通过利用改变喷涂参数实现对薄膜形貌的调控,最终制备可调谐有机薄膜随机激光器。本论文利用聚合物特征基团自组装形成微纳结构,结合激光染料的光信号放大性质,实现随机激光的发射。论文研究了聚合物微纳结构和薄膜表面形貌变化对随机激光性能的影响关系。本论文的研究对有机薄膜随机激光的性能调控具有一定的指导意义,为随机激光在不同领域的应用提供理论依据和实验可行性,为制备具有多功能、可调谐聚合物薄膜随机激光器开辟了新的道路。