文档介绍：刘少龙:染料分子的受激发射谱研究·1·
染料分子的受激发射谱研究
(工程技术学院光电工程系电子科学与技术刘少龙)
(学号:2001301066)
摘要:本文基于微腔模型和回音壁模式理论,研究了以分子筛晶体/有机染料混合体作
为激光工作物质的染料分子激发特性。首先介绍了微腔以及沸石晶体的结构特点,接着讨论了磷
酸铝 AlPO4-5 分子筛的六边形结构和回音壁模式的特点,再对微腔内全反射过程中产生的消逝
波进行理论分析,以及讨论如何对消逝波进行耦合测试,最后实验部分讨论染料分子的受激辐射
谱。
关键字:微腔沸石晶体回音壁模消逝波
教师点评:微腔激光器是现代光电子学和光子学中发展最活跃的领域之一。该学生从理论上
分析了染料分子的发光特性和基于磷酸铝 AlPO4-5 分子筛的微腔结构特点,并初步实现了以分
子筛晶体/有机染料混合体作为激光工作物质的微腔发射的实验方案,反映了该学生具有较强的
思维能力和独立解决问题的能力。论文书写流畅、层次分明、重点突出,是一篇优秀的论文。(点
评教师:李玲,副教授)
微腔激光器是近几年来电子学和光子学中发展最活跃的一个领域,其核心部分是其中的微腔
(微谐振腔)。我们都知道光电甚至于纯光学的回路要想在实际应用上有很强的竞争力,它必须
有足够小的尺寸,并且能像晶体管那样能廉价的生产和集成,然而一般的半导体激光器的腔长普
遍是几百微米,而且制作这样的激光器时还要用特殊的抛光工艺在激光器两端制作反射镜,因此
很难进行普遍的推广和应用,微米尺度的垂直腔表面发射激光器(VCSELs)的出现则克服了
这一困难,数百万个这样的激光器可以在一个单片上刻蚀而成。在二十多年前,微腔激光器还是
一个鲜为人知的概念,当时垂直腔结构的半导体激光器件要求有高的注入功率而且只能在低温下
进行运转,然而现在已经有利用一些极富创造性的设计技巧和高度发达的制作技术制造的各样形
式的微腔器件,人们利用微腔结构可以改变其中材料的自发辐射特性这一原理制作出了体积非常
小的激光器(它的阈值也十分低),实现了激
光器与电子器件的单片集成,制作出新的光电
调制器件。
在过去的研究中,微腔激光的发射模型主
要是运用在微片型半导体, 垂直腔表面发射
激光器,和含有机染料上薄膜或微球体,人们
对这些器件都已经反复的讨论过,本文则主要
是讨论含有有机染料的单晶沸石做激光工作
物质的微腔激光器发射谱特性实验。
图 1
微腔是指半导体激光器的谐振腔尺寸小
到只有光在半导体介质中的波长量级。在这么小的空间内,光场已出现量子效应,不能用麦克斯韦
的经典理论来处理,而必须用量子电动力学的方法去处理。
随着现代超薄材料生产和各种超精细加工技术发展而诞生的微腔激光器,已经成为当代半导
体研究领域的热点之一,微腔光子技术,如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大
器及其集成技术研究的突破,使超大规模集成光子回路得以实现。此外,微腔激光器具有高集成
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度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模工作等优点,在光通讯、光互连和光信息
处理等方面有着重要的应用前景,