新型低成本光源--氮化物LED泵浦聚合物雷射器

2020-11-27 OFweek維科網

    英國St Andrews大學研究人員稱，他們使用LED泵浦聚合物雷射器這種廉價的簡單光源，發射出可調可見光。這種新型泵浦結構使得聚合物雷射器被廣泛應用於各個領域，諸如光譜學、化學傳感和臨床醫學診斷。

LED泵浦雷射器

    「半導體聚合物令可調可見光雷射器應用前景廣闊，但是直到現在，這種可調可見光仍需要昂貴的雷射器通過泵浦獲得，」St Andrews大學有機半導體中心的Ifor Samuel如是說。「我們已經證明使用氮化物LED泵浦聚合物雷射器是一種簡單、易用、廉價的方案」。

    曾被使用過的任何類型的LED泵浦雷射器寥寥無幾。其中一個關鍵原因是LED發出的光是非相干光，它不能有效地集中於一點上。研究人員通過除去LED的封裝，將聚合物雷射器直接置於LED頂部來克服這種缺陷。

    當許多人認為直接的電子泵浦是最終目標，Samuel卻認為使用LED進行間接的電子泵浦同樣能達到正確目標。

    Samuel表示「人們需要聚合物雷射器，因為它們是一種單一、易用、廉價的可見光源。我們在功能上實現了相同的效果，這意味著聚合物雷射器將成為廣泛應用的光源，而無需只寄望於等待直接電子泵浦方法實現的那一天。」
 
    電子泵浦的挑戰

    聚合物雷射器的電子泵浦方法面臨一些挑戰，Samuel研究小組使用間接電子泵浦方法巧妙地避開這些障礙。

    「與無機半導體相比，有機半導體具有低電荷遷移率，這意味著在增益材料中它很難達到很高的電流密度，」 Samuel解釋道：「這也意味著（在200nm左右）非常接近雷射。另一個挑戰就是增益介質內部容易吸收電荷載波信號，這對雷射來說是一個大問題，因為它要求增益必須大於損失。」

    氮化物增強遷移率

    研究小組在實驗中使用440nm的毫微妙脈衝InGaN LED。Samuel說：「多虧了氮化物材料的高遷移率我們解決了所有問題，我們將LED產生的光結合入聚合物雷射器，然後發射出不受氮化物LED波長影響的可調相干光。」

    另一個促使LED泵浦的關鍵因素是研究小組對聚合物分布反饋（DFB）雷射器的精心設計。雷射在波紋矽襯底頂部產生一層350nm厚的含芴聚合物薄膜。在這種設計中，聚合物薄膜增強增益，波紋矽襯底提供反饋。

    「無論覆層有多薄，聚合物的吸收能力很強，它仍能吸收LED發出的大部分光，」Samuel解釋道：「這種光學設計與其它聚合物雷射器相比，提供了相當長的反應時間，因此足夠進行LED泵浦。」

    該小組希望能證明這些雷射器可以發射出一系列顏色的光，並正在努力實現其穩態運作。

（文靜編譯）

 

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