有机聚合物共混微球表现出超低阈值激光，具有最高的报道品质因数

IMDEA Nanociencia的研究人员利用共轭有机聚合物共混物制备了具有优异激光性能的高质量微球。微球的激光发射具有迄今为止报道的最高品质因数；18000。

由于弯曲的电介质-空气界面处的多次近乎全内反射，电介质光学微谐振器将光限制并集中在一个微小的圆形路径中，其中光对某些波长进行相长干涉。这些微谐振器提供了通过精确调节其形状、尺寸和折射率来实现光限制和传播控制的可能性

其中，球形谐振器特别有趣，因为它们对应的米氏谐振或“回音壁模式”的高Q因子（谐振频率与其带宽之比）。

Q因子本质上是衡量光随时间在微球中捕获的程度，高Q因子对应于窄的激光线宽，这是设计激光应用时所需的特征

窄谐振使其能够应用于光学传感领域，包括对谐振器光学近场中的小物理或化学变化具有高灵敏度的设备。此外，高Q因子为发光材料制成的微球在放大自发辐射和激光发射领域的应用铺平了道路

到目前为止，基于共轭聚合物的微激光器的典型Q因子约为1000。共轭聚合物因其优异的光电性能和易加工性而成为优异的有机激光材料

在所有谐振器几何形状中，由共轭聚合物制成的微球结合了大的光吸收和高的光致发光量子产率，在相同的光激发条件下，与商业染料掺杂微球相比，其亮度有所提高

由Reinhold Wannemacher博士和Juan Cabanillas博士领导的IMDEA纳米科学研究所（西班牙马德里）的研究人员现在报告了基于共轭聚合物共混物的微球，其表现出迄今为止报告的最高品质因子Q；18000。

报道的低激光阈值是基于共混物聚合物成分之间的能量转移（福斯特共振能量转移，FRET），这是一种减少激光波长残留吸收的机制。这种低阈值对于开发可以由低成本激光二极管泵浦的微激光器来说是有前景的

研究结果发表在Advanced Optical Materials上

低阈值和窄激光线宽共同实现了对物理参数（pH值、温度）变化以及微球环境化学成分的超灵敏检测，对于表面由特定有机基团官能化的微球，可以实现对生物分子的超灵敏和高度特异性检测

后者与便携式低成本生物探测器的发展密切相关，这将使在护理点快速诊断疾病成为可能 More information: Jorge González Sierra et al, High Q Ultra‐Low Threshold Lasing in Conjugated Polymer Blend Microspheres Promoted by FRET, Advanced Optical Materials (2024). DOI: 10.1002/adom.202400161

Journal information: Advanced Optical Materials