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非晶有机薄膜极化激元激光器的温度依赖性

DOI：10.1021/acsphotonics.9b01656 期刊：ACS Photonics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 自首次观测以来，有机薄膜中的极化激元激光阈值异常偏高——鉴于玻色-爱因斯坦凝聚本应在极低泵浦功率下发生。本研究采用垂直光学微腔结构，探究了非晶态有机薄膜2,7-双[9,9-二(4-甲基苯基)-芴-2-基]-9,9-二(4-甲基苯基)芴的极化激元激光器温度依赖性。当温度低于45K时观测到激光阈值升高，而温度升至室温过程中阈值保持不变。与之形成对比的是，腔极化激元的能量色散特性与温度无关。低温条件下，极化激元色散曲线下方会出现能量弛豫瓶颈现象。该瓶颈被证实是导致阈值随温度降低异常升高的原因。随着泵浦功率增加，在激光发射起始前可观察到放大自发辐射（ASE）。我们还研究了纯有机薄膜的光致发光随温度的变化规律，以阐明激子极化激元色散中瓶颈效应的起源。
作者： Yue Qu，Shaocong Hou，Stephen R. Forrest
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究非晶有机薄膜中极化激元激光阈值的温度依赖性，以理解异常高的阈值及能量弛豫瓶颈的作用。

研究成果

研究得出结论：在45K以下温度时，由于声子散射不足导致低极化激元带（LPB）弛豫效率降低，TDAF中的极化激元激光阈值随之升高；而在45K以上温度时，因辐射泵浦增强与声子诱导弛豫减弱相互抵消，阈值保持不变。

研究不足

该研究的局限性在于低温下声子散射效率低下，导致极化激元弛豫出现瓶颈并提高了激光阈值。关于通过使低能极化子支（LPB）与振动-电子峰或放大的自发发射（ASE）峰对齐以实现更高效弛豫的方案尚未得到充分探索。

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