Fotografi av en blå organisk tunnfilmslaser under drift tillsammans med mikroskopbilder och en schematisk bild av lasrarna. Genom att optimera enhetens struktur och använda lämpligt material, varaktigheten för lasningen förlängdes upp till 30 ms, vilket är mer än 100 gånger längre än tidigare möjligt. Schemat är en generaliserad representation av strukturen och är inte i skala. Upphovsman:Atula S. D. Sandanayaka och Willam J. Potscavage, Jr.
Ny forskning kan göra lasrar som avger ett brett spektrum av färger mer tillgängliga och öppna nya applikationer från kommunikation och avkänning till skärmar.
Forskare vid Kyushu University Center for Organic Photonics and Electronics Research (OPERA) rapporterade en optiskt pumpad organisk tunnfilmslaser som kontinuerligt kan avge ljus i 30 ms, vilket är mer än 100 gånger längre än tidigare enheter.
Till skillnad från de oorganiska lasrar som vanligen finns i CD -enheter och laserpekare, organiska tunnfilmslasrar använder ett tunt lager av organiska molekyler som lasermedium, vilket är materialet i enheten som faktiskt producerar lasning genom att avge och förstärka ljus när det exciteras med en energikälla. I detta fall, energikällan var intensivt ultraviolett ljus från en oorganisk laser.
En mycket lovande egenskap hos organiska tunnfilmslasare är möjligheten att lättare uppnå färger som är svåra med oorganiska lasrar. Genom att designa och syntetisera molekyler med nya strukturer, utsläpp av valfri färg på regnbågen är möjlig.
"Människor har studerat organiska tunnfilmslasrar under lång tid, men nedbrytnings- och förlustprocesser har avsevärt begränsat utsläppstiden, "säger Atula S. D. Sandanayaka, huvudförfattare till tidningen i Vetenskapliga framsteg rapportera de nya resultaten.
Forskarna kunde minska dessa problem och förlänga lasningstiden genom att kombinera tre strategier.
För att minska stora förluster som härrör från absorptionen av laseremission av energipaket - så kallade triplet excitons - som byggs upp i det organiska lasermediet under drift, forskarna hittade ett organiskt lasermedium med triplet -excitoner som absorberar en annan ljusfärg än den som lasern avger.
Termisk nedbrytning orsakad av uppvärmning av lasrarna under drift minskades genom att bygga anordningarna på en kristallin kiselskiva och lima en bit safirglas ovanpå det organiska lasermediet med en speciell polymer.
Kisel och safir, som är bra värmeledare, hjälper till att snabbt ta bort värme från enheterna samtidigt som de inkapslas.
Till sist, genom optimering av en ofta använd roststruktur - kallad en blandad ordning distribuerad återkopplingsstruktur - placerad under det organiska lasermediet för att ge optisk återkoppling, den ingångsenergi som behövs för att driva lasrarna reducerades till nya nivåer, ytterligare minska värmen.
"Dessa enheter fungerar verkligen extremt, så vi måste fortsätta hitta nya knep för att eliminera eventuella ineffektiviteter och förhindra att enheterna bränner ut sig, "säger professor Chihaya Adachi, chef för OPERA.
Att använda dessa enkla enheter tillsammans med oorganiska lasrar är lovande för att lättare uppnå färger som är svåra att producera med vanliga lasrar, med applikationer inom spektroskopi, kommunikation, visar, och sensorer.
Utvecklingen pågår fortfarande för att bibehålla utsläppet under ännu längre varaktigheter, men vad är nästa?
"Vårt yttersta mål är att förverkliga organiska tunnfilmslasrar som direkt använder elektricitet som energikälla, och detta är ett viktigt steg i den riktningen, säger Adachi.
