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研究生: 劉建良
論文名稱: 二維面射型光子晶體有機雷射雙波長出光特性研究
Dual Wavelength Emission of Two-dimensional Surface Emitting Photonic Crystal Organic Lasers
指導教授: 楊士禮
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 光子晶體有機材料奈米壓印雷射
外文關鍵詞: Photonic crystals, Organic materials, Nanoimprint Lithography, Laser
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  • 本論文致力於研究二維面射型光子晶體有機雷射的雙波長出光特性。我們使用二次奈米壓印技術製作填充區為圓形的長方晶格光子晶體,同時有機材料選擇PFO-DMP高分子當作增益介質,並使用旋轉塗佈法鍍上有機發光薄膜。我們先利用自發放射(ASE)實驗的量測與理論分析決定此材料的增益特性,並引入光子能帶圖去計算頻帶和所對應的模態,同時搭配布拉格繞射理論決定光出平面的角度。在光激發實驗中我們成功地觀察到雙藍光波長雷射放光的現象,此兩波長呈現垂直的極化特性,且在水平方向與垂直方向的遠場繞射圖形同時也對應於長方晶格互相垂直的兩個邊長。
    我們使用電子束微影製作填充區為長方形的長方晶格光子晶體,結構在兩邊週期性結構的均分比(Duty cycle)能同時接近0.7,因此光在此結構中耦合的效率較好。結構短邊的週期性可使用PFO-DMP高分子材料、PPT藍光小分子材料(摻雜於高分子材料PVK幫助成膜)激發不同波長的藍光雷射。而摻入PPT藍光材料能透過能量轉換幫助紅光小分子DCJTB(對應長邊週期性)達到雷射放光。最後我們使用PFO-DMP和一種磷光紅光小分子Eu(dbm)3(Phen)同時摻雜於PVK高分子中,成功觀察到紅藍光雙波長放光的現象。


    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 V 第一章 序論 1 1-1 光子晶體簡介 1 1-2 光子晶體雷射簡介 7 1-3 研究動機與論文架構 9 第二章 有機材料之特性 11 2-1 有機分子的吸收與放射 11 2-2 有機分子的半導體特性 12 2-3 有機材料之UV吸收與PL放射光譜 13 第三章 Amplified Spontaneous Emission 18 3-1 A.S.E的原理 18 3-2 單膜態平板波導之膜厚計算 20 3-2.1 製備樣品 21 3-2.2 ASE量測系統架設 21 3-2.3 ASE量測結果 22 第四章 利用二次奈米壓印製作長方晶格結構 26 4-1 奈米壓印微影技術介紹 26 4-2 二次奈米壓印(Double Nanoimprint Lithography)製程流程 29 第五章 平面波展開法介紹與能帶邊緣型光子晶體雷射設計 43 5-1 從Maxwell’s equation引入平面波展開法 44 5-2 週期性介電值分佈 46 5-3 布洛赫定裡(Bloch Theorem) 47 5-4 布里淵區(Brillouin zone)及頻帶結構 50 5-5 倒晶格向量與週期性介電質分布之傅立葉展開 52 5-6 不同晶體結構及其倒晶格(Reciprocal lattice) 53 5-7 光子晶體能隙(Energy band gaps) 55 5-8 能帶邊緣型長方晶格光子體雷射結構設計 57 第六章 實驗結果與討論 71 6-1 Lasing實驗光路架構 71 6-2 二次壓印長方晶格Lasing量測結果 72 6-3 長方柱組成之長方晶格Lasing量測結果 76 第七章 結論與未來展望 106 Reference 110

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