激光在光子芯片、激光顯示、車(chē)載雷達(dá)等領(lǐng)域具有重要作用。有機(jī)材料具有分子多樣性、能級(jí)豐富性、異質(zhì)相容性、易加工性等優(yōu)點(diǎn)，在高性能、多功能激光器構(gòu)筑方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，有望進(jìn)一步革新激光技術(shù)與應(yīng)用。目前，有機(jī)激光器依賴(lài)大尺寸脈沖泵浦源，不利于功能器件集成，限制了有機(jī)激光的應(yīng)用范圍。因此，發(fā)展有機(jī)連續(xù)波激光器具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值，而有機(jī)連續(xù)波激光材料是這一領(lǐng)域的關(guān)鍵。?

近年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所光化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙永生課題組致力于有機(jī)激光材料方面的研究，在低閾值激光材料設(shè)計(jì)、高品質(zhì)微腔合成、準(zhǔn)連續(xù)波激光器件構(gòu)筑等方面開(kāi)展了系統(tǒng)性的研究工作。近日，化學(xué)所趙永生課題組和董海云課題組開(kāi)發(fā)出金屬鍵連有機(jī)二聚體提高有機(jī)分子的拉曼增益的策略，基于有機(jī)微晶受激拉曼散射，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)波激光出射。?

目前，鮮有關(guān)于有機(jī)材料在連續(xù)波拉曼激光方面的研究。有機(jī)分子的可設(shè)計(jì)性為增強(qiáng)拉曼增益系數(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)波拉曼激光提供了機(jī)遇。該研究開(kāi)發(fā)出金屬-有機(jī)配位合成有機(jī)二聚體的策略，誘導(dǎo)有機(jī)官能團(tuán)的寡聚效應(yīng)和剛性效應(yīng)，可超線性地提高有機(jī)分子在金屬連接體附近振動(dòng)模式的拉曼增益系數(shù)，為實(shí)現(xiàn)有機(jī)連續(xù)波拉曼激光提供了可能。科研人員選擇具有拉曼活性和孤對(duì)電子配位位點(diǎn)的三苯基氧化膦（TPPO）作為模型有機(jī)化合物，以二價(jià)金屬鹵化物——氯化鋅（ZnCl₂）作為金屬連接體，通過(guò)金屬-有機(jī)配位反應(yīng)合成有機(jī)二聚體（ZnCl2(TPPO)₂）?？蒲腥藛T發(fā)展了一種熱飽和溶液分子自組裝的方法，制備了高質(zhì)量有機(jī)單體和二聚體微晶。相比于有機(jī)單體微晶，金屬鍵連有機(jī)二聚體微晶展現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的自發(fā)拉曼散射，對(duì)應(yīng)于大幅提高的拉曼增益系數(shù)。不同于有機(jī)單體微晶，金屬鍵連有機(jī)二聚體微晶支持低閾值連續(xù)波拉曼激光。同時(shí)，相比于有機(jī)單體微晶，金屬鍵連有機(jī)二聚體微晶具有更高的穩(wěn)定性，可確保連續(xù)波拉曼激光器長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。受激拉曼散射作為一種三階非線性效應(yīng)本身支持激光波長(zhǎng)調(diào)諧。且有機(jī)二聚體微晶具有大的光學(xué)帶隙，展現(xiàn)出非常寬的透明窗口（360~1580nm）。因此，科研人員通過(guò)調(diào)控激發(fā)光波長(zhǎng)，在有機(jī)二聚體微晶中實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)-近紅外范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)的激光出射（422、465、562、678、852、1190nm）。金屬鍵連有機(jī)二聚體策略可顯著提升有機(jī)分子拉曼增益系數(shù)和有機(jī)微晶材料穩(wěn)定性，為探索有機(jī)連續(xù)波微納激光器提供了新平臺(tái)。?

相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部和中國(guó)科學(xué)院的支持。

化學(xué)所有機(jī)連續(xù)波激光研究取得進(jìn)展