包括纳米晶体的光学结构制造技术

一种光学结构，其可在光波导表面上以如下方式包括纳米晶体：使纳米晶体与传播通过光波导的光的光场耦合以从纳米晶体产生发射。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括纳米晶体的光学结构。
技术介绍
利用全内反射的光波导如纤维和平面波导已用于广泛的传感、通信和照明应用。由于由芯/包层介电指数阶越界面提供的完美镜面反射，光可以在长距离上的高效率传输通过光导纤维。典型地，由于该芯/包层界面，光导纤维元件中的光场被完全限制。
技术实现思路
光学结构可在光波导表面上以如下方式包含纳米晶体使纳米晶体与传播通过光波导的光的光场耦合以从纳米晶体产生发射。例如，可将一个或多个半导体纳米晶体或量子点置于光学结构如波导例如光导纤维元件附近。传播通过波导的光的光场可与纳米晶体耦合并使纳米晶体发射光。有利地，光发射结构可容许激发光源的直接和有效分布及结合到高度有效的下转换元件上，其可用于包括光学显示器的照明应用、传感器和其它应用范围。光发射结构可具有与固态照明应用特别的相关性。激发源可用于有效地分布通过波导的激发波长并通过应用下转换元件的恰当组合在使用点处下转换为合适的光谱组成，所述下转换元件包括纳米晶体。由于纳米晶体宽的光谱可调性、在光致发光中的长寿命(远远超过有机染料的寿命)和容易的溶液加工性，纳米晶体是特别合适的材料设置。纳米晶体可为半导体纳米晶体。半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。半导体纳米晶体可包括在核表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。半导体纳米晶体可包括外层，该外层包括连接到纳米晶体表面的化合物。在一个方面中，光学结构包括在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过光波导的光场光学耦合。在另一方面中，光发射结构包括布置以将包括激发波长的光引入光波导中的光源和在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过光波导的光场光学耦合并且能够吸收激发波长的光和发出发射波长的光。在另一方面中，产生光的方法包括将来自光源的包括激发波长的光引入光波导中，该激发波长传播通过该光波导并与该光波导表面上的纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长。在另一方面中，制造光学结构的方法包括将纳米晶体置于光波导表面上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中。波导可为光导纤维或平面波导。光导纤维可具有容许光沿着该纤维的长度以所选的量逸出(escape)的包层。纳米晶体可为半导体纳米晶体。半导体纳米晶体可包括核，该核包括第一半导体材料。半导体纳米晶体可包括在该核的表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。可将多个纳米晶体分布在该表面的第一部分。可将多个纳米晶体分布在该表面的第二部分。分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体可具有与分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布在该表面的第一部分的多个纳米晶体不同的发射波长。可将光波导的表面改性以增强光场与纳米晶体之间的耦合以容许光在所选的位置处以所选的量逸出。激发波长可传播通过光波导并与光波导表面的第一部分上的多个纳 米晶体光学耦合。激发波长传播通过光波导并与该表面的第二部分上的多个纳米晶体光学耦合。可通过浸涂、旋涂、涂抹(painting)或印刷将纳米晶体配置于该表面上。可在配置纳米晶体之前对光波导表面进行处理。本专利技术的目的通过以下实现I.光学结构，包括在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学f禹合。2.条目I的光学结构，其中所述波导为光导纤维。3.条目I的光学结构，其中所述波导为平面波导。4.条目I的光学结构，其中所述纳米晶体为半导体纳米晶体。5.条目2的光学结构，其中所述光导纤维具有容许光沿着所述纤维的长度以所选量逸出的包层。6.条目4的光学结构，其中所述半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。7.条目6的光学结构，其中所述半导体纳米晶体包括在所述核的表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。8.条目I的光学结构，进一步包括分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体。9.条目8的光学结构，进一步包括分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体。10.条目9的光学结构，其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。11.光发射结构，包括布置以将包括激发波长的光引入光波导中的光源；和在该光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合并能够吸收所述激发波长的光且发出发射波长的光。12.条目11的光发射结构，其中所述波导为光导纤维。13.条目11的光发射结构，其中所述波导为平面波导。14.条目11的光发射结构，其中所述纳米晶体为半导体纳米晶体。15.条目12的光发射结构，其中所述光导纤维具有容许光沿着所述纤维的长度以所选的量逸出的包层。16.条目14的光发射结构，其中所述半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。17.条目16的光发射结构，其中所述半导体纳米晶体包括在所述核的表面上的外敷层，该外敷层包括第二半导体材料。18.条目11的光发射结构，进一步包括分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体。19.条目18的光发射结构，进一步包括分布于所述表面的第二部分的多个纳米晶体。20.条目19的光发射结构,其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。21.产生光的方法，包括将来自光源的包括激发波长的光引入光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与该光波导表面上的纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长。22.条目21的方法，其中所述波导为光导纤维。23.条目21的方法，其中所述纳米晶体为半导体纳米晶体。24.条目21的方法，进一步包括将所述光波导的表面改性以增加所述光场与所述纳米晶体之间的耦合以容许光在所选的位置以所选的量逸出。25.条目21的方法，其中所述半导体纳米晶体包括核，该核包括第一半导体材料。26.条目21的方法，其中所述激发波长传播通过所述光波导并任选地与所述光波导表面的第一部分上的多个纳米晶体光学耦合。27.条目26的方法，其中所述激发波长传播通过所述光波导并任选地与所述表面的第二部分上的多个纳米晶体光学耦合。28.条目27的方法,其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的组成。29.条目27的方法,其中分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体具有与分布于所述表面的第一部分的多个纳米晶体不同的发射波长。30.制造光学结构的方法，包括将纳米晶体配置于光波导表面上在使该纳米晶体与传播通过该光波导的光场光学耦合的位置中。31.条目30的方法，其中配置包括将所述纳米晶体浸涂、滴涂、旋涂、涂抹或印刷在所述表面上。32.条目30的方法，进一步包括在配置所述纳米晶体之前处理所述光波导的表面。其它特征、目的和优点将从说明书、附图和权利要求书中明晰。附图说明、图I是包括纳米晶体的光学结构的示意图。图2是从顶部和侧面观察的包括纳米晶体的光学结构的示意图。图3是显示从包括纳米晶体的光学结构的光发射的图。图4是说明从包括纳米晶体的光学结构的光发射的照片。具体实施例方式光发射结构可包括在光学结构表面上的纳米晶体。使纳米晶体与传播通过光学结构的光的光场耦合。例如，可将一个或多个纳米晶体、或量子点配置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2006.05.21 US 60/747,8051.光学结构，包括在光波导表面上的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体碰到的激发波长的量，其中所述光学结构进一步包含与光导纤维接触的包层。2.光发射结构，包括 布置以将包括激发波长的光引入如权利要求I的光波导中的光源；和 在该光波导表面上的如权利要求I的纳米晶体，该纳米晶体被安置成与传播通过该光波导的光场光学耦合并能够吸收所述激发波长的光且发出发射波长的光，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体碰到的激发波长的量，其中所述光发射结构进一步包含与光导纤维接触的包层。3.产生光的方法，包括 将来自光源的包括激发波长的光引入如权利要求I的光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与该光波导表面上的如权利要求I的纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长，和其中通过改变波导的表面结构或波导的厚度来调整光波导以选择纳米晶体碰到的激发波长的量，所述方法进一步包括，包含与光导纤维接触的包层。4.产生光的方法，包括 将来自光源的包括激发波长的光引入如权利要求I的光波导中，该激发波长传播通过该光波导并任选地与该光波导表面上的如权利要求I的纳米晶体光学耦合，该纳米晶体吸收该激发波长并从该表面发出发射波长，和其中通过改变波...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔布洛维克，约安尼斯凯米西斯，芒吉G巴文迪，乔纳森R蒂施勒，迈克尔S布拉德利，戴维奥特尔，詹妮弗尤，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：