[發明專利]一種基于金屬-有機框架納米晶的可控動態調諧隨機激光散射材料、激光器件及制備與應用

有效

• 申請號: 201910972794.0
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110591111B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 高振華;孟憲賡;許寶源;王雪;王子飛
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;H01S3/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種基于金屬?有機框架的可控動態調諧隨機激光散射材料、激光器件及其制備與應用，該散射材料的原料分別溶解于N，N?二甲基甲酰胺，包括如下摩爾濃度比的化學組成:腺嘌呤:聯苯二甲酸：乙酸鋅·二水合物＝0.5?1.3：2.0?4.0：1.3?3.0。本發明利用上述散射材料作為強散射中心，激光染料分子為增益材料，通過改變MOFs孔洞溫度可調節激光發射波長曲線，實現對激光發射中心10?30nm范圍內的可控動態調諧。作為隨機激光器件在光通信、數字存儲和能量轉換領域具有良好的應用。

技術領域

本發明涉及激光器件技術領域，尤其涉及可控動態調諧的隨機激光散射材料、激光器件及制備與應用。

背景技術

隨機激光因其從基礎研究到發光二極管、生物探針、數據加密和無散斑成像等眾多領域的潛在應用而受到廣泛關注。與傳統激光器相比，隨機激光器通過光在隨機分布的粒子中多次散射實現光學反饋，無需精確的制備諧振腔體，從而獲得性能優異的激光出射，因此具有制造成本低，方法簡單的優勢。近年來，高度集成光子器件對信息密度和帶寬的要求越來越高，迫切需要具有光學性能動態可調的隨機激光器，目前隨機激光器的調諧主要是基于控制液晶分子或納米線等散射中心的取向來實現局部折射率的差異，從而調控隨機激光的光學性能。然而，在這些系統中，由于散射介質的隨機分布屬性，無法對其有效控制，導致激光的調諧范圍十分受限。通過調控隨機激光器件中的增益材料的增益區間是實現隨機激光性能寬譜調制的一種潛在有效方式。然而，目前固態隨機激光器中增益材料或分子在激光體系中通常是固定的，導致其對外部刺激響應不敏感，從而使隨機激光無法實現寬譜動態調制。

此外，美國專利文件US20190074657A1公開了隨機激光增益介質的隨機激光光固化組合物(1)，其包含:-激光染料分子(11)；-用于將激光染料分子懸浮在其中的光學膠(12)；其中光學膠是巰基酯基的并且包含甲基丙烯酸酯和/或其衍生物。但是這種隨機激光不易調控，且制備工藝復雜。

中國專利文件CN104953449A公開了一種基于金屬納米顆粒散射的聚合物光纖隨機激光，由金屬納米顆粒、染料摻雜的甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸芐酯的共聚物構成的纖芯，以及甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的共聚物構成的包層構成。其使用金屬納米顆粒作為散射材料。但是這種隨機激光制備成本較高，且以金屬納米顆粒作為散射中心，損耗嚴重，效率不高。

金屬-有機框架(MOFs)納米粒子，通常具有較高的折射率，可以對光子提供較強的反饋，且其可以自組裝成各種微、納米結構，如線、管和立方體，從而使其在設計新型隨機激光器方面作為優異散射中心具有巨大潛力。同時，MOFs的孔洞結構可以封裝并在空間上分離有機增益分子，這將降低有機染料分子間的相互作用，抑制非輻射損耗過程，從而為有效設計低泵浦閾值的隨機激光器提供希望。此外，MOFs孔的微環境易于受外界刺激而變化。因此通過改變MOF孔微環境，可以有效地控制內部有機增益分子的激發態增益過程，從而為實現寬譜動態可調隨機激光器提供可能。因此，將MOFs納米粒子作為散射粒子，并且在其孔洞摻入響應型激光增益材料，可以有效控制光放大、散射等光與物質相互作用，從而為構筑動態可調的有源光學材料和隨機激光器件提供新的手段。

目前，基于金屬-有機框架的可動態調諧的隨機激光散射材料及其激光器件未見過多報道，為此，提出本發明。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于金屬-有機框架的可動態調諧隨機激光散射材料、激光器件及其制備與應用

本發明的技術方案如下：

一種基于金屬-有機框架的隨機激光散射材料，該散射材料的原料分別溶解于N，N-二甲基甲酰胺，包括如下摩爾濃度比的化學組成:

腺嘌呤:聯苯二甲酸：乙酸鋅·二水合物＝0.5-1.3：2.0-4.0：1.3-3.0。

根據本發明，優選的，該散射材料的原料分別溶解于N，N-二甲基甲酰胺，包括如下摩爾濃度比的化學組成: