Микросферы из смеси органических полимеров демонстрируют сверхнизкий порог генерации с наивысшим заявленным коэффициентом качества

Микросферы из смеси органических полимеров демонстрируют сверхнизкий порог генерации с наивысшим заявленным коэффициентом качества
18.000" title="Микросфера высокого качества из полимерной смеси (справа вверху, излучает свет). Автор: Хорхе Гонсалес-Сьерра" width="800" height="530">

Микросфера высокого качества из ной смеси (справа вверху, излучает свет). Автор: Хорхе Гонсалес-Сьерра

Исследователи из IMDEA Nanociencia изготовили высококачественные микросферы из сопряженных органических полимерных смесей с превосходными лазерными свойствами. Лазерное излучение микросфер имеет самый высокий коэффициент качества, зарегистрированный на сегодняшний день, Q>18 000.

Диэлектрические оптические микрорезонаторы ограничивают и концентрируют свет в крошечном круговом пути благодаря многократным почти полным внутренним отражениям на изогнутом интерфейсе диэлектрик-воздух, где свет интерферирует конструктивно для определенных длин волн. Эти микрорезонаторы предлагают возможность достижения контроля ограничения и распространения света посредством точной регулировки их формы, размера и показателя преломления.

Среди них сферические резонаторы особенно интересны из-за их высоких коэффициентов добротности (отношение резонансной частоты к ее полосе пропускания) соответствующих резонансов Ми, или «мод шепчущей галереи».

Фактор добротности по сути является мерой того, насколько хорошо свет может удерживаться в микросфере с течением времени, а высокие факторы добротности соответствуют узкой ширине линий генерации, что является желательной характеристикой при проектировании лазерных приложений.

Узкие резонансы позволяют применять их в области оптического зондирования, включая устройства с высокой чувствительностью к небольшим физическим или химическим изменениям в оптическом ближнем поле резонаторов. Кроме того, высокие факторы Q открывают путь для применения в области усиленного спонтанного излучения и лазерной генерации микросфер, изготовленных из люминесцентных материалов.



До сих пор сообщалось о микролазерах на основе сопряженных полимеров с типичным фактором добротности около 1000. Сопряженные полимеры зарекомендовали себя как превосходные органические лазерные материалы благодаря своим выдающимся оптоэлектрическим свойствам и легкой обрабатываемости.

Среди всех геометрий резонаторов микросферы, изготовленные из сопряженных полимеров, сочетают большое оптическое поглощение с высоким квантовым выходом фотолюминесценции, обеспечивая увеличение яркости по сравнению с коммерческими микросферами, легированными красителями, при тех же условиях фотовозбуждения.

Исследователи из Института нанотехнологий IMDEA (Мадрид, Испания) под руководством доктора Райнхольда Ваннемахера и доктора Хуана Кабанильяса сообщили о микросферах на основе сопряженных полимерных смесей, демонстрирующих лазерную генерацию с самым высоким на сегодняшний день показателем качества, Q> 18 000.

Сообщаемые низкие пороги лазерной генерации основаны на передаче энергии (резонансный перенос энергии Фёрстера, FRET) между полимерными компонентами смесей, механизм, который снижает остаточное поглощение на длине волны лазерной генерации. Такие низкие пороги являются многообещающими для разработки микролазеров, которые могут накачиваться недорогими лазерными диодами.

Результаты были опубликованы в Современные оптические материалы.

Низкие пороги и узкая ширина линий генерации в совокупности обеспечивают сверхчувствительное обнаружение изменений физических параметров (pH, температура), а также химического состава среды микросфер, а в случае микросфер с поверхностями, функционализированными определенными органическими группами, сверхчувствительное и высокоспецифичное обнаружение биомолекул.

Последнее весьма актуально для разработки портативных и недорогих биодетекторов, которые позволят проводить быструю диагностику заболеваний в местах оказания медицинской помощи.

Больше информации:
Хорхе Гонсалес Сьерра и др., Высокодобротная сверхнизкопороговая лазерная генерация в сопряженных полимерных смесях микросфер, стимулированная FRET, Современные оптические материалы (2024). DOI: 10.1002/adom.202400161.

Предоставлено IMDEA Nanociencia

Цитата: Микросферы из смеси органических полимеров демонстрируют сверхнизкий порог генерации с наивысшим зарегистрированным коэффициентом качества (22 июля 2024 г.) получено 23 июля 2024 г. с сайта https://phys.org/news/2024-07-polymer-blend-microspheres-ultra-threshold.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением случаев честного использования в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставляется только в информационных целях.