構造制御したπ共役ポリマー薄膜の誘導共鳴ラマン散乱によるレーザー作用

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発光性のポリフェニレンビニレン(PPV)やジスチリルベンゼン誘導体をドープした薄膜導波路をパルスレーザーを用いて光励起すると、誘導共鳴ラマン散乱(SRRS)に基づく共振器をもたないレーザー作用が室温で得られる。しかし、これらのポリマー薄膜導波路中では分子鎖の配列が無秩序であるため、そのSRRS強度はπ共役オリゴマーが自己組織配列した低次元結晶に比べて弱い。そこで本研究では、種々の共振器構造を導入したポリマー薄膜導波路を形成することにより、SRRSと共振器モードとのカップリングによるSRRSの増強を目的として研究を行い、以下の成果を得た。(1)回折格子上にジスチリルベンゼン誘導体(BDTASB)をドープしたポリマー薄膜をスピンコートした分布帰還型(DFB)共振器薄膜において、ASEの波長帯で共振モードによるレーザー発振が得られた。さらに、起波長を変化させながらパルス光励起し、DFB共振モードとSRRSをカップリングさせることにより、SRRSのピーク強度の増強およびノイズとなるASEを低減することができた。(2)光ナノインプリント法を用いて、ローダミン色素(RB)およびBDTASBをドープした紫外線硬化性樹脂薄膜に紫外光照射下でモールドを転写することにより、DFBおよびディスク共振器構造をもつポリマー薄膜導波路を作製した。(3)DFB共振器を光ナノインプリントしたRBドープ薄膜から、DFBモードによる半値幅〜0.5nmの発振ピークが得られた。また、ディスク振器からはASEスペクトルに重なって周期的な発光ピークが観察され、whispering galleryモードによる発振が示唆された。(4)DFB共振器を光ナノインプリントしたBDTASR薄膜を励起波長を変えて励起することにより、SRRSとDFBモードのカップリングによるSRRSの増強が確認された。