[發明專利]一種低閾值的有機拉曼增放大器及應用

有效

• 申請號: 202010714390.4
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111934181B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 賴文勇;林赫;張嘉玲;姬東周
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01S3/094
• 分類號: H01S3/094;H01S3/30
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

本發明公開了一種低閾值有機拉曼放大器及應用，屬于激光材料及應用領域。本發明包括泵浦源和拉曼放大單元兩部分，將有機增益介質用作拉曼放大單元的增益層和拉曼放大層，利用有機增益介質放大自發輻射光和受激拉曼散射光之間相互作用對拉曼信號進行非線性放大，同時有機增益材料較寬的增益光譜使器件具有寬廣可調的波長輸出窗口，可以有效實現拉曼信號的寬帶通輸出。本發明的方法成本低廉、制備簡單快捷，溶液加工的制備方法可實現圖案化制作及形狀與尺寸的自由調節。該器件性能優異同時具備高增益、寬帶通、低閾值、高信噪比以及優異的光學穩定性，可應用于光通信技術、生物成像技術和材料結構鑒定技術領域。

技術領域

本發明屬于激光材料及應用技術領域，具體涉及一種低閾值有機拉曼放大器及應用。

背景技術

拉曼效應來源于分子振動與轉動，從拉曼光譜中可以得到分子振動能級與轉動能級結構的信息，在有機化學方面常用作結構鑒定和分子相互作用分析。普通的拉曼光譜雖然能提供化學鍵的特定振動特征，但靈敏度低。而基于受激拉曼散射則能夠實現極高的靈敏度，圖像無背景且對比度高，在生物醫學成像中有廣泛應用。此外，高增益、寬帶通、低噪聲的拉曼放大器可以提高傳輸容量和長距離無中繼傳輸，是目前通信領域研究的重點之一。目前得到商業應用的拉曼放大器主要以玻璃光纖為主，玻璃光纖材料穩定性好，但泵浦閾值極高，這嚴重限制了拉曼在非線性光學和激光技術中的應用。近年來，有機材料由于其較寬的發光光譜和較大的拉曼位移在通信領域展現出重要的研究價值，因此開發一款基于有機材料的拉曼放大器是十分必要的。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，更好的滿足光通信技術的發展和生物成像、材料結構鑒定技術領域的應用，本發明提供了一種綜合性能優異的低閾值有機拉曼放大器及應用。該器件能同時實現高增益、寬帶通、低閾值、高信噪比、優異的光學穩定性以及低成本制作。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明提供一種低閾值有機拉曼放大器，其包括泵浦源和拉曼放大單元。泵浦源是常規ASE表征所使用的方法：泵浦光為光斑面積0.018cm²，長度4mm的條形光，垂直于樣品表面入射。

所述的拉曼放大單元包括增益層、拉曼放大層和襯底；所述的增益層和拉曼放大層為沉積于襯底上表面的同一層有機增益材料，折射率大于襯底折射率。本發明所選取的有機增益材料同時具備增益層和拉曼放大層的功能，直接將該增益材料分散在有機溶劑中，在基底上沉積制備增益薄膜。

所述有機增益材料是小分子、星型大分子、線型大分子、生物染料和熒光蛋白有機增益材料或這些材料的二元復合物。

所述的襯底是剛性透明基底或彈性塑料。所述的透明剛性基底是：石英、玻璃。所述的彈性塑料是：聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亞胺PI、聚乙烯醇PVA、聚甲基硅氧烷PDMS、聚氨酯丙烯酸酯PUA或水凝膠中的一種。

所述的增益層和拉曼放大層的沉積方式為旋涂、噴墨打印或真空蒸鍍。

所述的泵浦源為Nd³⁺:YAG激光器或鈦寶石激光器中的一種。

有益效果：本發明提供的低閾值有機拉曼放大器及應用，與現有技術相比，具有以下優勢：本發明的有機拉曼放大單元，充分利用了有機增益材料較寬的增益光譜和較高的增益值對拉曼信號進行放大，從而獲得一種綜合性能優異的低閾值有機拉曼放大器。有機增益介質放大自發輻射光譜和受激拉曼散射信號的光譜間的相互作用使輸出的拉曼信號產生非線性放大，同時較寬的增益譜使器件具有更寬的波長輸出窗口，可以有效實現寬帶通輸出。另外，本發明的方法成本低廉、制備簡單快捷，溶液加工的制備方法可實現圖案化制作及形狀與尺寸的自由調節。總之，該器件性能優異同時具備高增益、寬帶通、低閾值、高信噪比以及優異的光學穩定性，可應用于光通信技術、生物成像技術和材料結構鑒定技術領域。

附圖說明

圖1為低閾值有機拉曼放大器的輸出強度和閾值圖。