日本物质材料研究机构日前研制出了一种激光振荡装置，该装置采用由直径200nm聚苯乙烯微粒以三元方式自我排列而成的薄膜夹着发光树脂的构造。同时成功地利用光激发，使激光产生了振荡。此外，在树脂薄膜上也可以形成这种薄膜，因此有可能实现全塑（All Plastic）料激光元件。
作为激光振荡元件的制作方法，首先将直径202nm聚苯乙烯微粒悬浮液铺在亲水性玻璃上。此时，聚苯乙烯微粒就会以自组装方式形成密集填充结构，从而就能形成称为“胶体结晶（Colloidal Crystal）”的结晶结构。然后利用硅锗（Silicon Germanium，SiGe）将其固化后，形成胶体结晶薄膜。接下来，在2枚胶体结晶薄膜之间注入含有荧光色素的紫外线（UV）硬化单体，然后通过光照射硬化和固定发光层，即可制成激光元件（图1）。发光层材料是两端带有可聚合官能团的聚乙二醇和荧光色素“若丹明（Rhodamine）640”，以及光聚合引发剂组成的混合物。
由外部光线引发共振的激光元件通常都是由2枚镜片夹着激光发光元件，利用共振现象对光进行放大后，提取激光。而此次开发的激光振荡元件利用的则是胶体结晶反射特定光，即称为“布拉格反射（Bragg Reflection）”的性质。由2枚胶体结晶薄膜像外部共振器的镜片一样产生共振现象（图1）。
对1枚胶体结晶薄膜的反射与透过光谱进行测定后，在620nm附近得到了宽度为25nm的反射强度峰值。由此表明，由聚苯乙烯微粒的密集结构（Close-packed Structure）产生了布拉格反射。另外现已证实，假如利用532nm的光线（Nd:YAG激光的第二高次谐波）对该元件进行照射，使之激发，同样是在620nm附近光强度被放大了数千倍，达到了2.0×102kW/cm2（图2）。该机构表示，由于振荡波长位于布拉格反射峰值的中心位置，因此现已证实元件内部的共振现象产生了激光振荡。
此外，该研究机构还证实，可在PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，Polyethylene Terephthalate）薄膜上形成上述光振荡元件（图3）。综合以上结果，有望实现由有机材料组成的具有良好可加工性的柔性微型激光元件。尽管现有的外部共振型激光元件很难实现小型化，但此次开发的激光元件则有可能嵌入到光集成电路中。
该研究机构今后还准备推进利用和半导体激光器一样的电流激发实现激光振荡的研究，希望以此拓展实现全塑激光元件的可能性。此次研究成果将在日本高分子学会主办的“第14届聚合物材料论坛”（时间：2005年11月15～16日。地点：东京船堀Tower Hall）上发表。
作为激光振荡元件的制作方法，首先将直径202nm聚苯乙烯微粒悬浮液铺在亲水性玻璃上。此时，聚苯乙烯微粒就会以自组装方式形成密集填充结构，从而就能形成称为“胶体结晶（Colloidal Crystal）”的结晶结构。然后利用硅锗（Silicon Germanium，SiGe）将其固化后，形成胶体结晶薄膜。接下来，在2枚胶体结晶薄膜之间注入含有荧光色素的紫外线（UV）硬化单体，然后通过光照射硬化和固定发光层，即可制成激光元件（图1）。发光层材料是两端带有可聚合官能团的聚乙二醇和荧光色素“若丹明（Rhodamine）640”，以及光聚合引发剂组成的混合物。
由外部光线引发共振的激光元件通常都是由2枚镜片夹着激光发光元件，利用共振现象对光进行放大后，提取激光。而此次开发的激光振荡元件利用的则是胶体结晶反射特定光，即称为“布拉格反射（Bragg Reflection）”的性质。由2枚胶体结晶薄膜像外部共振器的镜片一样产生共振现象（图1）。
对1枚胶体结晶薄膜的反射与透过光谱进行测定后，在620nm附近得到了宽度为25nm的反射强度峰值。由此表明，由聚苯乙烯微粒的密集结构（Close-packed Structure）产生了布拉格反射。另外现已证实，假如利用532nm的光线（Nd:YAG激光的第二高次谐波）对该元件进行照射，使之激发，同样是在620nm附近光强度被放大了数千倍，达到了2.0×102kW/cm2（图2）。该机构表示，由于振荡波长位于布拉格反射峰值的中心位置，因此现已证实元件内部的共振现象产生了激光振荡。
此外，该研究机构还证实，可在PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，Polyethylene Terephthalate）薄膜上形成上述光振荡元件（图3）。综合以上结果，有望实现由有机材料组成的具有良好可加工性的柔性微型激光元件。尽管现有的外部共振型激光元件很难实现小型化，但此次开发的激光元件则有可能嵌入到光集成电路中。
该研究机构今后还准备推进利用和半导体激光器一样的电流激发实现激光振荡的研究，希望以此拓展实现全塑激光元件的可能性。此次研究成果将在日本高分子学会主办的“第14届聚合物材料论坛”（时间：2005年11月15～16日。地点：东京船堀Tower Hall）上发表。
