Введение 3
1 Принцип работы лазеров 4
1.1 Конструктивные решения ввода/вывода излучения тонкопленочных лазеров 5
1.2 Органические полупроводниковые тонкопленочные лазеры (GSL) 6
1.3 Схема накачки 8
2 Тонкопленочный оптический волновод 9
2.1 Число волноводных мод в пленке 12
2.2 Распределение поля в волноводных модах 12
3 Методы ввода и вывода излучения для тонкопленочного волновода 15
3.1 Принцип действия элемента связи призма - пленка 15
3.2 Распределенная обратная связь 16
4 Современные методы получения тонкопленочных структур 19
4.1 Вакуумное напыление 23
4.2 Ролик расширения (Extender го11ег) 26
4.3 Технология нанесения покрытия методом центрифугирования (Spin соайпд) ... 27
5 Методика и техника эксперимента 29
5.1 Методы создания тонкопленочных лазерных структур 29
5.2 Экспериментальная установка 29
5.3 Методика эксперимента 30
5.4 Исследование спектральных и генерационных характеристик 31
5.5 Обсуждение результатов эксперимента 33
Заключение 35
Список использованных источников и литературы 36
В настоящее время оптические устройства, в которых рабочим веществом являются органические соединения, находят широкое и разнообразное применение в научных исследованиях и технических приложениях. Уникальными свойствами органических материалов является их широкий спектр фотолюминесценции, перестройка лазерной длины волны в широком диапазоне спектра, дешевизна активных сред.
Обычно грубая перестройка частоты в лазерах на красителях осуществляется путем соответствующего выбора активной среды и составляет 10-30 нм. Более тонкую перестройку частоты генерации можно получить при использовании резонатора, в который помещены дополнительные селекторы (призмы, дифракционные решетки и т. п.), что позволяет получить узкие линии, перестраиваемые в пределах контура усиления красителя [1].
Органические тонкопленочные фотовозбуждаемые лазеры представляют собой особый интерес, поскольку они позволяют создание миниатюрных лазерных устройств, которые могут быть использованы в спектроскопии, оптоволоконных системах связи, медицине, телекоммуникациях, сенсорике и в интегральной оптике [3].
Использование тонкоплёночных лазеров на красителях, привлекло много внимания в последнее десятилетие. Эти системы обеспечивают перестройку в широком диапазоне длин волн лазерного источника, имеющего малые габариты и энергопотребление, также высокую эффективность и простоту производства [4].
Целью работы является создание фотовозбуждаемых тонкопленочных лазеров.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучение современного состояния работ по теме.
2) Выбор объектов исследования.
3) Создание тонкоплёночных лазерных активных сред.
Методы исследования. Основным методом исследования в работе является физический эксперимент, включающий в себя измерения энергетических, спектральных характеристик лазерного излучения. Для исследования спектральных, генерационных, люминесцентных характеристик использовалась установка, включающая в себя YAG- Nd3+-лазер с преобразованием излучения во вторую, третью и четвертую гармоники, систему неселективных светофильтров, измерители энергии Gentec DUO и Ophir NOVA II, спектрометрометр Ауазрес-2048.
За время выполнения работы были рассмотрены физические принципы генерации фотовозбуждаемых тонкопленочных лазеров, способы накачки, распространение света в тонкоплёночном волноводе, современные работы, в которых были созданы и исследованы характеристики тонкоплёночных лазеров.
Исследованные в работе излучающие структуры достаточно просты в изготовлении и имеют низкую себестоимость. В дальнейшем планируется формирование внутри структуры брэгговских отражателей для обеспечения положительно-обратной связи и эффективного вывода энергии излучения из волноводной структуры, что позволит повысить эффективность генерации и одновременно улучшить качество излучения (например, спектральную ширину линии, однородность, расходимость).
Изучена и освоена экспериментальная установка и методики эксперимента и также изучены метод создания пленок, выбран метод создания тонкоплёночных структур (spin cоаting) и созданы тонкоплёночные лазерные элементы.
Создание тонкопленочных структур на основе ПММА допированого нильским красным. Мы получили графики спектральной люминесценции, экспериментально получены графики зависимости интенсивности генерации от энергии накачки, определен порог генерации тонкопленочного органического фотовозбуждаемого лазера на основе раствора нильский красный.
