Low Threshold Organic Semiconductor Lasers: Hybrid Optoelectronics and Applications as Explosive Sensors

این پایان نامه بر دو حوزه تمرکز دارد - توسعه لیزرهای پلاستیکی مینیاتوری که می توانند با LED ها تغذیه شوند و استفاده از این لیزرها به عنوان حسگرهای بسیار حساس برای بخارات مواد منفجره نیتروآروماتیک (به عنوان مثال TNT). لیزرهای پلیمری لیزرهای مرئی بسیار فشرده هستند. تحقیقاتی که در این پایان نامه توضیح داده شده است، پیشگامانه است، و فن آوری و درک فیزیکی را به جلو می برد تا به این لیزرها اجازه می دهد به طور معمول توسط یک LED پرقدرت پمپ شوند. یک پیشرفت قابل‌توجه در کار، نمایش لیزرهای پلیمری نانومتری است که کمترین تراکم آستانه پمپ در جهان را با دو مرتبه بزرگی نشان می‌دهند. این پایان نامه همچنین کاربرد این لیزرهای فشرده و جدید را به عنوان آشکارسازهای بسیار حساس بخارات انفجاری پیشرفت می دهد و نشان می دهد که وقتی از پلیمرهای ریز متخلخل استفاده می شود می توان به تشخیص سریع دست یافت. این کار همچنین نمونه اولیه سنسور میکروسیستم مبتنی بر CMOS را برای بخارات انفجاری نشان می‌دهد که از یک رویکرد تشخیص جدید بهره می‌برد.

This thesis focuses on two areas - the development of miniature plastic lasers that can be powered by LEDs, and the application of these lasers as highly sensitive sensors for vapours of nitroaromatic explosives (e.g. TNT). Polymer lasers are extremely compact visible lasers; the research described in the thesis is groundbreaking, driving forward the technology and physical understanding to allow these lasers to be routinely pumped by a single high-power LED. A notable advance in the work is the demonstration of nanoimprinted polymer lasers, which exhibit the world's lowest pump threshold densities by two orders of magnitude. The thesis also advances the application of these compact, novel lasers as highly sensitive detectors of explosive vapours, demonstrating that rapid detection can be achieved when microporous polymers are used. This work also demonstrates a prototype CMOS-based microsystem sensor for explosive vapours, exploiting a new detection approach.