インプリント技術による有機発光材料白色レーザ発振の実現

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有機色素ドープポリマーを用いた赤、緑、青の3原色同時レーザ発振による白色レーザ実現を目的として研究を行った。共振器構造としてDFB共振器を採用し,それを簡単に作製する手法として光ナノインプリントを用いた。昨年確立した色素を分散させたポリマー薄膜に光ナノインプリント法で回折格子を作製する手法を発展させ、色素を分散させたポリマー薄膜上に紫外線硬化樹脂薄膜を塗布し、それに光ナノインプリント法で回折格子を形成する方法を採用した。これにより、良好な回折格子が再現性良く形成できるようになった。また、これと整合性の良いプロセスとして、2層間の光分離のためポリメチルメタクリレート層を光分離層として用いた。まず、青と赤色の2色同時発振を目指し、スチルベン(青)とローダミン(赤)など紫外域に吸収帯を有する色素を添加した活性層を分離層を介して積層したデバイスを作製した。そのデバイスから窒素レーザ励起により、427nmと636nmの2波長同時DFB発振を得た。この手法を発展させ、青・緑・赤の3原色同時発振を得られる層構成について詳しく検討し、色素により他の波長光が吸収される効果を考慮して、活性層の積層順を赤・青・緑とした。また、1波長のレーザ光が他の活性層で吸収されないように、光の閉じ込めを強めるべく、活性層と光分離層の屈折率差を大きくした。これらの結果、おのおのがDFB共振器を持つ3層の多層積層構造において、窒素レーザ励起により、赤、緑、青の3原色同時レーザ発振に成功した。目には完全な白色に見えるレーザ光を得て、当初の目標どおりに小型白色レーザを実現できた。