有机分子聚集激光研究
发布时间：2021-02-10 17:54
微型化是激光技术发展的重要方向。有机微纳激光具有柔性易加工、激发态可控等优点,在化学、生物和光信息处理等应用领域备受关注。本论文基于“聚集激光”概念,以有机分子作为范例,通过调控聚集的方式、路径,实现了有机微纳激光的性能调控和动态感知。聚集激光是指通过聚集作用,使不发光或发光效率低的增益材料在聚集过程中发光效率显著增加,转变为高光学增益的激光介质,同时聚集过程中形成谐振腔,在泵浦作用下实现激光出射。论文围绕聚集激光的实现、性能优化与调控、传感应用等开展研究,取得的主要成果如下:1. 基于聚集激光概念,探索了低阈值、高Q值的聚集激光的多种实现方式,即液相自组装、光固化和分子自聚集。利用聚集过程中范德华力作用下分子运动受限导致发光增强的机理,以四苯基乙烯-氟化硼二吡咯（TPE-BODIPY）和苯并噻二唑修饰的乙烯氰基衍生物（BPMT）分子聚集为例,实现了液相自组装的聚集激光。TPE-BODIPY分子在聚集后发光强度提高7倍;聚集的微球在激光泵浦下实现了阈值为0.266 MW cm-2、Q值为3090的激光发射。BPMT分子在聚集后,同时实现发光增强和谐振腔自发形成,实...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 有机微纳激光
1.3 有机微纳激光研究进展
1.3.1 低阈值有机微纳激光
1.3.2 高品质有机微纳激光
1.3.3 波长可调谐的有机微纳激光
1.3.4 高灵敏的有机微纳激光传感应用
1.4 目前存在的主要问题
1.5 本论文主要研究内容
1.5.1 本论文的研究目的及意义
1.5.2 本论文的主要研究工作
第二章 聚集激光的初步实现
2.1 聚集激光
2.2 基于TPE-BODIPY的自组装聚集激光实现
2.2.1 TPE-BODIPY的聚集性质
2.2.2 自组装聚集激光的实现
2.3 基于BPMT的自组装聚集激光实现
2.3.1 BPMT的光物理性质
2.3.2 自组装聚集激光的实现
2.4 本章小结
第三章 低阈值聚集激光的实现
3.1 引言
3.2 基于光固化的低阈值聚集激光实现
3.2.1 基于光固化聚集过程的发光增强
3.2.2 基于光固化的聚集激光实现
3.3 基于分子自聚集的低阈值聚集激光实现
3.3.1 CNDPA的光物理性质
3.3.2 基于界面张力的光学微腔实现
3.3.3 基于分子自聚集的聚集激光实现
3.4 本章小结
第四章 聚集激光的性能优化
4.1 引言
4.2 高掺杂与高光稳定性的聚集激光实现
4.2.1 基于TPE-BODIPY的高掺杂与高光稳定性聚集激光
4.2.2 基于CNDPA-C12的高掺杂与高光稳定性聚集激光
4.3 单纵模聚集激光的实现
4.3.1 基于损耗型微腔的单纵模聚集激光
4.3.2 基于耦合腔的单纵模聚集激光
4.4 本章小结
第五章 聚集激光的性能调控
5.1 引言
5.2 基于质子化控制的波长可调谐聚集激光
5.2.1 基于质子化CNDPA的聚集激光实现
5.2.2 近红外波长可调谐的聚集激光
5.3 基于温度场控制的单纵模可调谐聚集激光
5.4 本章小结
第六章 聚集激光的传感应用
6.1 引言
6.2 基于自组装聚集激光的H2O2传感应用
6.3 基于聚集激光的温度传感
6.3.1 多模温度传感
6.3.2 单纵模温度传感
6.4 基于微半球聚集激光的湿度传感应用
6.5 本章小结
结论与展望
附录
参考文献
攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Direct single-mode lasing in polymer microbottle resonators through surface destruction[J]. 塞玛,廖风,郭涛,顾兆麒,令狐双艺,麻艳娜,于佳鑫,谷付星. Chinese Optics Letters. 2019(12)
[2]回音壁模式光学微腔传感[J]. 唐水晶,李贝贝,肖云峰. 物理. 2019(03)
[3]Evanescent-wave pumped single-mode microcavity laser from fiber of 125 μm diameter[J]. YUCHEN WANG,SHU HU,XIAO YANG,RUIZHI WANG,HENG LI,CHUANXIANG SHENG. Photonics Research. 2018(04)
[4]有机微纳激光研究进展[J]. 赵金阳,闫永丽,赵永生,姚建年. 中国科学:化学. 2018(02)
[5]Single-mode lasing via loss engineering in fiber-taper-coupled polymer bottle microresonators[J]. FUMING XIE,NI YAO,WEI FANG,HAIFENG WANG,FUXING GU,SONGLIN ZHUANG. Photonics Research. 2017(06)
[6]UV固化环氧丙烯酸酯/SiO2杂化涂料的制备与性能研究[J]. 廖峰,曾幸荣,黄国创. 涂料工业. 2009(04)
博士论文
[1]回音壁微腔的光学特性与传感应用研究[D]. 梁磊.西北大学 2019
[2]新型聚集诱导发光化合物及其机理、性质和应用的探索[D]. 臧启光.华南理工大学 2018
[3]H2O2响应光学纳米探针的构建及生物传感[D]. 赵文杰.湖南大学 2016
[4]高亮荧光蛋白的光激活和光漂白特性研究[D]. 刘俊.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]本体聚合法合成PMMA共聚物及其性能研究[D]. 刘演莉.华东理工大学 2016
[2]改性有机玻璃的制备、结构和性能研究[D]. 张涛.浙江大学 2007
本文编号：3027758
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 有机微纳激光
1.3 有机微纳激光研究进展
1.3.1 低阈值有机微纳激光
1.3.2 高品质有机微纳激光
1.3.3 波长可调谐的有机微纳激光
1.3.4 高灵敏的有机微纳激光传感应用
1.4 目前存在的主要问题
1.5 本论文主要研究内容
1.5.1 本论文的研究目的及意义
1.5.2 本论文的主要研究工作
第二章 聚集激光的初步实现
2.1 聚集激光
2.2 基于TPE-BODIPY的自组装聚集激光实现
2.2.1 TPE-BODIPY的聚集性质
2.2.2 自组装聚集激光的实现
2.3 基于BPMT的自组装聚集激光实现
2.3.1 BPMT的光物理性质
2.3.2 自组装聚集激光的实现
2.4 本章小结
第三章 低阈值聚集激光的实现
3.1 引言
3.2 基于光固化的低阈值聚集激光实现
3.2.1 基于光固化聚集过程的发光增强
3.2.2 基于光固化的聚集激光实现
3.3 基于分子自聚集的低阈值聚集激光实现
3.3.1 CNDPA的光物理性质
3.3.2 基于界面张力的光学微腔实现
3.3.3 基于分子自聚集的聚集激光实现
3.4 本章小结
第四章 聚集激光的性能优化
4.1 引言
4.2 高掺杂与高光稳定性的聚集激光实现
4.2.1 基于TPE-BODIPY的高掺杂与高光稳定性聚集激光
4.2.2 基于CNDPA-C12的高掺杂与高光稳定性聚集激光
4.3 单纵模聚集激光的实现
4.3.1 基于损耗型微腔的单纵模聚集激光
4.3.2 基于耦合腔的单纵模聚集激光
4.4 本章小结
第五章 聚集激光的性能调控
5.1 引言
5.2 基于质子化控制的波长可调谐聚集激光
5.2.1 基于质子化CNDPA的聚集激光实现
5.2.2 近红外波长可调谐的聚集激光
5.3 基于温度场控制的单纵模可调谐聚集激光
5.4 本章小结
第六章 聚集激光的传感应用
6.1 引言
6.2 基于自组装聚集激光的H2O2传感应用
6.3 基于聚集激光的温度传感
6.3.1 多模温度传感
6.3.2 单纵模温度传感
6.4 基于微半球聚集激光的湿度传感应用
6.5 本章小结
结论与展望
附录
参考文献
攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]Direct single-mode lasing in polymer microbottle resonators through surface destruction[J]. 塞玛,廖风,郭涛,顾兆麒,令狐双艺,麻艳娜,于佳鑫,谷付星. Chinese Optics Letters. 2019(12)
[2]回音壁模式光学微腔传感[J]. 唐水晶,李贝贝,肖云峰. 物理. 2019(03)
[3]Evanescent-wave pumped single-mode microcavity laser from fiber of 125 μm diameter[J]. YUCHEN WANG,SHU HU,XIAO YANG,RUIZHI WANG,HENG LI,CHUANXIANG SHENG. Photonics Research. 2018(04)
[4]有机微纳激光研究进展[J]. 赵金阳,闫永丽,赵永生,姚建年. 中国科学:化学. 2018(02)
[5]Single-mode lasing via loss engineering in fiber-taper-coupled polymer bottle microresonators[J]. FUMING XIE,NI YAO,WEI FANG,HAIFENG WANG,FUXING GU,SONGLIN ZHUANG. Photonics Research. 2017(06)
[6]UV固化环氧丙烯酸酯/SiO2杂化涂料的制备与性能研究[J]. 廖峰,曾幸荣,黄国创. 涂料工业. 2009(04)
博士论文
[1]回音壁微腔的光学特性与传感应用研究[D]. 梁磊.西北大学 2019
[2]新型聚集诱导发光化合物及其机理、性质和应用的探索[D]. 臧启光.华南理工大学 2018
[3]H2O2响应光学纳米探针的构建及生物传感[D]. 赵文杰.湖南大学 2016
[4]高亮荧光蛋白的光激活和光漂白特性研究[D]. 刘俊.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]本体聚合法合成PMMA共聚物及其性能研究[D]. 刘演莉.华东理工大学 2016
[2]改性有机玻璃的制备、结构和性能研究[D]. 张涛.浙江大学 2007
本文编号：3027758
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