【摘 要】
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回音壁模式微腔将光限制在微纳米量级的环形谐振腔内,通过多次全内反射大大增强光与物质的相互作用,在芯片式应用、生物集成系统、微型传感和相关领域受到广泛关注和高度重视。而荧光小分子材料不仅由于具有大的吸收截面或具有丰富的激发态过程而可以高效发光及多色彩发光等;而且通常与各种光学谐振腔兼容性好,使得微腔的制备具有高品质、低成本等诸多优点。因此,有机荧光小分子材料成为了回音壁模式微腔理想的增益介质。然而,
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回音壁模式微腔将光限制在微纳米量级的环形谐振腔内,通过多次全内反射大大增强光与物质的相互作用,在芯片式应用、生物集成系统、微型传感和相关领域受到广泛关注和高度重视。而荧光小分子材料不仅由于具有大的吸收截面或具有丰富的激发态过程而可以高效发光及多色彩发光等;而且通常与各种光学谐振腔兼容性好,使得微腔的制备具有高品质、低成本等诸多优点。因此,有机荧光小分子材料成为了回音壁模式微腔理想的增益介质。然而,传统的有机荧光小分子材料在聚集状态下容易由于紧密堆积而导致发光的自猝灭现象,降低了材料的发光效率,限制进一步的应用。因此,开发基于高效发光的荧光小分子材料增益的回音壁模式微腔成为了重要的研究方向。本文基于以上背景,通过液相法制备了高品质的有源回音壁微腔,引入具有聚集诱导发光性质的小分子荧光团作为增益材料,获得了低阈值的有机回音壁模式微腔激光,并且试验性地探究荧光小分子材料增益的微腔及其核壳结构在不同领域的应用,具体内容归纳如下:（1）基于有机回音壁模式微腔的设计需求,对基质材料和增益介质材料进行目的性地选择。我们选择透明性好、结晶度低的PMMA聚合物作为基质材料,以BDTO基AIE小分子作为微腔增益介质材料,对比探究高质量有机有源回音壁模式微腔的制备方法,最后采用表面张力辅助自组装法制备得到表面光滑、增益介质分布均匀的有源回音壁模式微腔,为后续实现有机回音壁模式微腔激光奠定基础。（2）基于聚合物材料良好的灵活性和相容性,我们分别以TCz P-BDTO和TPABDTO两种荧光小分子作为增益介质,采用表面张力辅助自组装法制备了相应的有源回音壁模式微腔,从根本上解决了浓度猝灭的问题,并分别实现了610 nm和653 nm波段的低阈值激光输出,为有机回音壁微腔激光的传感应用提供支撑。（3）基于TPA-BDTO-PMMA回音壁模式微腔的力学性能和光稳定性,探究了相应微腔的应用。TPA-BDTO-PMMA微腔中采用了低弹性模量的PMMA作为微腔基质材料,将其应用于应变传感,灵敏度达到0.34 pm/με;而且传感信号来源于低阈值激光,相比依赖于宽荧光峰的偏移,传感的分辨率大大提高。同时,基于TPA-BDTO-PMMA微腔的光稳定性和小尺寸特性,设计了由TPA-BDTO和G-1荧光小分子增益的核壳结构微腔,实现了双波长荧光发射,并且发射特性随着激发位置发生规律性变化,有望用于液晶显示器件的精确对位检查工艺,推动显示行业的快速发展。
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