在光學(xué)領(lǐng)域，激光是非常關(guān)鍵的技術(shù)，它們的應用從電信到醫療診斷，非常廣泛。然而，傳 統的激光技術(shù)主要依賴(lài)于剛性、易碎的半導體晶體，如砷化鎵，這給成本、靈活性和集成到現代緊湊型設備方面帶來(lái)了很多問(wèn)題。對緊湊而靈活的激光技術(shù)的追求促使研究人員探索有機半導體。英國圣安德魯斯大學(xué)（University of St Andrews）圣安德魯斯大學(xué)最近取得的突破，開(kāi)發(fā)了一種電驅動(dòng)有機半導體激光器（electrically driven organic semiconductor laser）。
第一個(gè)有機激光器（即由碳基材料制成的激光器）于1992年被創(chuàng )造出來(lái)。然而，該激光器使用單獨的光源驅動(dòng)其增益介質(zhì)，這使其設計復雜化并限制了其應用。從那以后，研究人員一直試圖找到一種方法來(lái)制造一種只使用電場(chǎng)驅動(dòng)的有機激光器，但沒(méi)有成功。
而研究人員最新開(kāi)發(fā)出的這種能夠實(shí)現電驅動(dòng)的有機半導體激光器，首先是制造出具有世界紀錄光輸出的有機發(fā)光二極管，然后仔細地將其與聚合物激光結構結合起來(lái)。
在醫學(xué)領(lǐng)域，有機激光的光譜學(xué)能力可以通過(guò)便攜式設備進(jìn)行更準確的疾病檢測，從而大大提高檢測結果。此外，其精確和定向的光可以用于外科手術(shù)或光動(dòng)力治療，從而以最小的附帶損害，所以可以進(jìn)行更有針對性的治療。環(huán)境部門(mén)也可以從這種通過(guò)有機半導體激光器光譜分析監測污染物的技術(shù)中受益。設計電驅動(dòng)有機激光器有兩種主要策略。第一種方法是在有機激光增益介質(zhì)上放置電觸點(diǎn)并通過(guò)它們注入電荷。然而，用這種方法制造激光器是很困難的，因為注入的電荷通過(guò)所謂的三重態(tài)吸收了材料發(fā)光光譜中的光。觸點(diǎn)本身也會(huì )吸收光線(xiàn)。由于激光需要增益（光放大）來(lái)超過(guò)損失，因此光吸收是一個(gè)巨大的障礙。
在《自然》雜志上詳細介紹的這項新研究中，研究人員用第二種方法解決了這個(gè)問(wèn)題：通過(guò)在空間上使電荷、三重態(tài)和接觸與激光增益介質(zhì)保持距離。然而，要做到這一點(diǎn)也不容易，因為這意味著(zhù)他們需要制造出具有世界紀錄光輸出強度的脈沖藍色有機發(fā)光二極管（OLED）來(lái)驅動(dòng)增益介質(zhì)。然后，他們需要找到一種方法，將所有的有機發(fā)光二極管的光耦合到激光中，激光是由一層薄薄的半導體聚合物制成的，可以發(fā)出綠光。
此外，制造業(yè)可以利用這種有機半導體激光器的精度進(jìn)行切割、焊接和標記等材料加工任務(wù)，這對微加工和其他先進(jìn)制造技術(shù)至關(guān)重要。有機激光器的廣譜發(fā)射能力和電力泵送的潛力簡(jiǎn)化了其操作，使其成為便攜式和現場(chǎng)部署激光系統的優(yōu)良選項。有機半導體器件被廣泛認為是一種“緩慢”的技術(shù)，因為有機材料中的電荷遷移率通常比硅或III-V晶體半導體低幾個(gè)數量級。然而，另一位領(lǐng)導該研究的科學(xué)家、圣安德魯斯大學(xué)的Graham Turnbull表示：“我們的工作是推動(dòng)這些材料進(jìn)入一個(gè)非?？焖俸蛷娏业牟僮饔媱??！敝劣趹?，研究人員說(shuō)，新的全電有機半導體激光器將直接集成到使用基于光的傳感和光譜學(xué)來(lái)診斷疾病或監測癥狀的醫療設備中。
