一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器及其制备方法，包括以下步骤:（1）将有机发光材料溶于有机溶剂，制成有机溶液;（2）将有机溶液真空蒸镀或者旋涂到透明基底上，获得有机发光薄膜;（3）将具有有机发光薄膜的透明基板与另一片干净的透明基板堆叠，用隔垫物在基板四个角隔开，用固化胶封边，制备成液晶盒；（4）在暗室中，将光敏单体、液晶、光引发剂、共引发剂、交联剂混合均匀，并通注入到上述液晶盒中；（5）将液晶盒在两束相干光下曝光，形成干涉图案，经固化后得到基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器。其中所述全息聚合物分散液晶光栅为所述激光器的谐振腔，所述有机发光薄膜为所述激光器的增益介质。

An organic laser based on holographic polymer dispersed liquid crystal grating

【技术实现步骤摘要】
一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器
本专利技术涉及一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器及其制备方法，属于激光

技术介绍
有机激光器发光的波长范围可涵盖整个可见光波段，且成本低廉、集成方便，因此在安全检验、探测、光谱、集成光电子、信息显示和通信等领域具有重要的应用价值。有机发光材料已经在多种谐振腔中得到了激光出射，这些谐振腔可以是常规的法布里-泊罗腔，也可以是一些新颖的介观腔，例如回音廊纳米球腔、有机微腔、纳米环腔等，而其中分布式反馈(distributedfeedback，DFB)腔得到最广泛的研究。DFB激光器具有线宽窄、阈值低、波长稳定性好、选模能力强等优点,在显示、照明、存储等诸多方面有广泛的应用前景。现有的分布反馈式腔，主要采用纳米压印、UV压花、电子束刻蚀和离子刻蚀等方法制备，存在着工艺复杂、灵活性差和参数可控性差的缺点，限制了DFB激光器的进一步发展。全息聚合物分散液晶光栅既可以提供波长级的周期结构，又有成本低、成栅速度快、制备简易、可电调谐等优点，因此本专利技术将全息聚合物分散液晶光栅作为谐振腔应用到DFB激光器中，提出了一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器，本专利技术的激光器具有参数可独立调整、出射波长可连续调谐的特点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器，该器件结构为：透明基底／有机发光薄膜／全息聚合物分散液晶光栅／透明基底，激光器参数可独立调节，改变全息聚合物分散液晶光栅的周期，出射激光波长随之改变，对所述激光器施加电压时，激光器出射波长可连续调谐。本专利技术中一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器的具体制备方案如下:（1）将有机发光材料溶解在有机溶剂中，制成浓度为5～50mg/ml的有机溶液；（2）将有机溶液真空蒸镀或者旋涂到透明基底上，获得有机发光薄膜，薄膜厚度为60～200nm；（3）将上述具有有机发光薄膜的基板与另一片干净的透明基板堆叠，用隔垫物在基板四个角隔开，用固化胶封边，制备成液晶盒，液晶盒厚度为3～20um；（4）在暗室中，将50～70wt.%的光敏单体、20～40wt.%的液晶、0.01～10wt.%的光引发剂、0.01～10wt.%的共引发剂、5～20wt.%的交联剂混合均匀，并通过毛细作用灌注到上述液晶盒中；（5）将液晶盒在两束相干光下曝光，形成干涉图案，经固化后得到基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器。上述有机发光材料为8-羟基喹啉铝（Alq3）、并五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物、花菁等有机小分子材料，或者9,9-（二辛基芴-2，7）-交替共聚-（1，4-{2,1’,3}-苯并噻唑）（F8BT）、（9,9-二辛基芴-2，7）-共聚-二（4-甲氧基苯基）-芴（F8DP）、（9,9-二辛基芴-2，7）-共聚-双-N，N’-（4-丁基苯基）-双-N，N’-苯基-1，4-苯3二胺（PFB）、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]（MEH-PPV）、聚对苯乙炔（PPV）等高分子发光材料中的一种。上述有机溶剂为苯、二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、四氢呋喃、氯仿、三氯甲烷、环己烷、戊烷、己烷或辛烷中的一种。上述透明基底为玻璃、硅片等硬性基底，或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)超薄玻璃等柔性基底，基底表面涂覆有氧化氧化铟锡(ITO)或掺氟二氧化锡(FTO)导电材料。上述光敏单体为丙烯酸酯类单体或者硫醇烯基单体，其中所述丙烯酸酯类单体为二季戊四醇羟基五丙烯酸酯（DPHPA）、邻苯二甲酸二烯二醇酯（PDDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）中的一种或者几种，硫醇烯基单体为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯（PETMA）、三羟甲基丙烷二烯丙基醚（TMPDE）、异佛尔酮二异氰酸酯（NOA65(I)）、苯并菲酮（NOA65(II)）中的一种或者几种。上述液晶为TEB30A、E7、5CB、7CB、8CB、5CT中的一种或者几种。上述光引发剂为孟加拉玫瑰红、Irgacure784、薯红Y、罗丹明6G、亚甲基蓝、香豆素6、香豆素343、二碘荧光素中的一种或者几种。上述共引发剂为N-乙基马来酰胺(NEMA)、N-苯基甘氨酸(NPG)、三乙醇胺(TEA)、乙酰苯基甘氨酸(APG)、3-溴苯基甘氨酸(3-PTG)、N-苯基甘氨酸乙酯(NPGEE)、对苯基甘氨酸(PPG)中的一种或者几种。上述交联剂为N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)和邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)中的一种或者几种。上述两束相干光形成干涉图案的激光光源为波长450～550nm的连续激光，曝光光强为1～20mW/cm2。本专利技术制得的基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器泵浦源采用激光器或者LED，泵浦源出射波长为400～550nm。激光器满足公式：，其中，为出射激光波长，为布拉格级次，为有效折射率,为光栅周期，光栅周期改变，出射波长随之改变。对激光器施加外部电压时，光栅中液晶分子取向连续发生改变，因此效折射率值连续变化，最终出射激光波长可连续调谐。采用本专利技术的技术方案可得到可连续调谐输出波长的DFB激光器。本专利技术成本低廉，可制备大面积有机激光器，重复性好，制备效率高，具有广泛的应用价值。附图说明附图1是本专利技术中制备全息聚合物分散液晶光栅的双光束干涉光路。附图2是实施例1中全息聚合物分散液晶光栅的原子力显微镜(AFM)照片。附图3是实施例1中激光器出射激光实物图及示意图。附图4是实施例2中激光器出射激光波长与光栅周期的关系图。附图5是实施例3中激光器出射激光实物图及示意图。附图6是实施例3中对激光器施加外部电压时，出射激光波长随施加电压变化图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做出详细说明，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例一：一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器制备步骤如下：（1）将6mgMEH-PPV加入1mL二甲苯中搅拌使其完全溶解，配制成6mg／mL的MEH-PPV混合溶液；（2）选择带有ITO薄膜的玻璃作为基底（长25mm，宽20mm，厚度2mm），将MEH-PPV混合溶液旋涂成约80nm厚的膜；（3）将涂有MEH-PPV薄膜的玻璃基板与另一片干净的玻璃基板制备成液晶盒，盒厚由隔垫物控制为6；（4）将30wt.%光敏单体邻苯二甲酸二甘醇二丙烯酸酯（PDDA），30wt.%二季戊四醇羟基五丙烯酸酯（DPHPA），28wt.%相列相液晶TEB30A，10wt.%交联剂N-乙烯基吡咯烷酮（NVP），1.5wt.%共引发剂N-苯基甘氨酸（NPG），0.5wt.%光引发剂孟加拉玫瑰红混合均匀，制成预聚物混合溶液，在暗室中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器，其特征在于，该器件结构为透明基底／有机发光薄膜／全息聚合物分散液晶光栅／透明基底，激光器参数可独立调整，改变全息聚合物分散液晶光栅的周期，出射激光波长随之改变，对所述激光器施加电压时，激光器出射波长可连续调谐。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器，其特征在于，该器件结构为透明基底／有机发光薄膜／全息聚合物分散液晶光栅／透明基底，激光器参数可独立调整，改变全息聚合物分散液晶光栅的周期，出射激光波长随之改变，对所述激光器施加电压时，激光器出射波长可连续调谐。


2.权利要求1所述的一种基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器，其特征在于，其制作方法包括以下步骤：
（1）将有机发光材料溶解在有机溶剂中，制成浓度为5～50mg/ml的有机溶液；
（2）将有机溶液真空蒸镀或者旋涂到透明基底上，获得有机发光薄膜，薄膜厚度为60～200nm；
（3）将上述具有有机发光薄膜的基板与另一片干净的透明基板堆叠，用隔垫物在基板四个角隔开，用固化胶封边，制备成液晶盒，液晶盒厚度为3～20μm；
（4）在暗室中，将50～70wt.%的光敏单体、20～40wt.%的液晶、0.01～10wt.%的光引发剂、0.01～10wt.%的共引发剂、5～20wt.%的交联剂混合均匀，并通过毛细作用灌注到上述液晶盒中；
（5）将液晶盒在两束相干光下曝光，形成干涉图案，经固化后得到基于全息聚合物分散液晶光栅的有机激光器。


3.按照权利要求2的方法，其特征在于，所述有机发光材料为8-羟基喹啉铝（Alq3）、并五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物、花菁等有机小分子材料，或者9,9-（二辛基芴-2，7）-交替共聚-（1，4-{2,1’,3}-苯并噻唑）（F8BT）、（9,9-二辛基芴-2，7）-共聚-二（4-甲氧基苯基）-芴（F8DP）、（9,9-二辛基芴-2，7）-共聚-双-N，N’-（4-丁基苯基）-双-N，N’-苯基-1，4-苯3二胺（PFB）、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯乙炔]（MEH-PPV）、聚对苯乙炔（PPV）等高分子发光材料中的一种。


4.按照权利要求2的方法，其特征在于，所述有机溶剂为苯、二甲苯、甲苯、氯苯、二氯苯、四氢呋喃、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽娟，孔晓波，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37