Thin film organic lasers with polymeric resonators

Résumé

Los láseres con realimentación distribuida (DFB) son unos de los láseres de película delgada más estudiados ya que son económicos, compactos y puedes ser fácilmente integrados en otros dispositivos. Además, son útiles para un gran número de aplicacio- nes, como espectroscopía, comunicaciones ´ópticas o sensores. Un láser orgánico DFB consiste en una capa activa orgánica depositada sobre una red de difracción grabada en un sustrato inorgánico (configuración estándar), pero puede presentar distintas ar- quitecturas dependiendo de la posición de la red y de los materiales con los que esté fabricada. En este trabajo se estudia una arquitectura láser DFB con un resonador polimérico depositado sobre la capa activa. Esta arquitectura ofrece ciertas ventajas frente a las configuraciones más habituales. Este tipo de dispositivos son sencillos de fabricar, ya que las dos capas se pueden preparar a través de disolución, su capa activa presenta un espesor uniforme y el periodo de la red de difracci´on se puede ajustar fácilmente para cada caso debido a su fabricación mediante litografía holográfica. En esta tesis, la optimización de los láseres DFB se ha logrado mediante dos vías distintas: mediante la optimización del resonador mediante el control de sus paráme- tros geométricos y de fabricación y mediante el diseño y fabricación de láseres DFB optimizados para nuevas moléculas orgánicas que se han utilizado como material ac- tivo. El primer paso en la optimización del resonador fue un estudio sistemático del efecto de los parámetros de fabricación en las características de emisión finales de los dispositivos. Después, se analizó la capacidad del material de fabricación de las redes (gelatina dicromatada, DCG) para ser utilizado en láseres que emiten en la parte ba- ja del espectro visible. Por ´último, se comparó la arquitectura con el resonador sobre la capa activa frente a la configuración estándar bajo variables no consideradas ante- riormente para comprobar la mejora de su rendimiento, como el uso de un material activo en altas concentraciones que modifica el ´índice de refracción de la capa activa. Además, el proceso de fabricación fue mejorado mediante el estudio e implementación de un nuevo método espectrofotométrico para medir el espesor y el ´índice de refrac- ción de capas delgadas poliméricas, que conllevó una optimización de los dispositivos fabricador. Una vez optimizado el resonador, se fabricaron láseres DFB y se adaptaron a diferentes materiales activos. Se estudiaron diversas familias de nuevos compuestos, con emisiones desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano.