[发明专利]一种有机半导体激光产生方法及装置

说明书

本发明公开了一种有机半导体激光产生方法及装置，所述方法包括：当有机半导体基态电子接收到电信号后，所述有机半导体基态电子激发到激发态；调控声子，通过电子与声子的直接耦合达到电荷传输态；通过电子与声子直接耦合发生单线态裂分，达到亚稳定的多激子中间态，产生粒子数反转；所述有机半导体基态电子不断从多激子中间态跃迁回基态，控制有机半导体层产生激光。本发明将单线态的多激子中间态最终转化为单线态基态，不需要系间窜越，转化效率高，通过对电声子耦合的调节，使激光的性能更加优异，可广泛应用于有机半导体激光器件领域。

技术领域

本发明涉及有机半导体激光技术领域，尤其涉及一种调控有机半导体单线态裂分中间态的激光产生方法及装置。

背景技术

原子受激辐射的光称为激光，原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出；自1960年美国科学家梅曼制造的第一台红宝石激光器问世以来，激光已经应用于电子、陶瓷、机械制造、航空航天等众多的科学技术领域。

有机半导体材料(导电能力介于金属和绝缘体之间)因其易成膜、柔性面积大、光电性能优异、能溶液加工等诸多特点，目前被广泛应用于激光材料领域。但有机半导体激光器通常脉宽较宽，空间质量较差，且缺乏很好的调控手段。且一般有机半导体激光器是通过单线态激发态跃迁回基态产生激光，该种方法有可能产生第一三重态，而三重态吸收会影响激光的强度。

常见的有机半导体激光器的原理如图1所示，当激发态电子回到基态时，发生受激辐射，由此产生激光。而经过系间窜越得到的T1态会吸收能量产生更高能级的三重激发态，由此抑制激光。

现有技术中还构建了一种铱配合物的三线态敏化剂，通过能量转移调控三线态激子，从而增强激光强度，图2为其原理图，但铱配合物制备较困难，且三线态激子转化为工作物质的S1激发态过程属于系间窜越，转化效率较低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：现有技术中激光器脉宽较宽、空间质量较差的问题。本发明提供一种有机半导体激光产生方法及装置，使得有机半导体的中间态发生粒子数反转，从而产生激光。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种有机半导体激光产生方法，其中，所述有机半导体激光产生方法包括：

当有机半导体基态电子接收到电信号后，所述有机半导体基态电子激发到激发态；

调控声子，通过电子与声子的直接耦合达到电荷传输态；

通过电子与声子直接耦合发生单线态裂分，达到亚稳定的多激子中间态，产生粒子数反转；

所述有机半导体基态电子不断从多激子中间态跃迁回基态，控制有机半导体层产生激光。

所述的有机半导体激光产生方法，其中，所述通过电子与声子直接耦合发生单线态裂分，达到亚稳定的多激子中间态，产生粒子数反转具体包括：

体系的哈密顿量为：

H＝H_el+H_ph+H_el-ph；

电子哈密顿量为：H_el＝∑_k|k＞E_k＜k|+∑_l≠k|k＞E_kl＜l|；

声子哈密顿量为：

电声子耦合项为：H_el-ph＝∑_k|k＞＜k|∑_j(-c_kjQ_kj)；