完成单位：中国科学院化学研究所

完成人：闫永丽，张闯，赵永生，姚建年

成果简介：

　　精确表征微纳尺度增益介质受激辐射过程是研制高性能有机微纳激光的基础，也是技术难点。基于本团队发现的有机材料在微纳尺度特有的激发态过程，我们发展了具有高时间、空间分辨的正倒置一体化显微光谱测试技术，并搭建了测试系统，相关技术已获得发明专利授权及著作权各3项。该系统激发与检测光路空间分离的设计可以有效避免入射光及背景噪声对成像与信号检测的干扰，开发的显微瞬态光谱技术能够对局部区域的激发态过程进行精确表征。这些具有自主知识产权的表征技术已经通过国际质量体系认证并在部分单位推广，广受好评。利用该平台，我们研究了有机微纳结构材料激发态过程，阐明了限域体系中的粒子数翻转机理与受激状态下的光化学过程，深入认识了Frenkel激子与光子的强耦合特性，基于此解决了光子作为中性玻色子难以操纵的问题，开发了若干种高性能微纳激光；在此基础上，构建三基色激光阵列做面板实现了首例平板激光显示。

创新点及科学价值：

　　建立了适宜微纳材料激发态过程及光子学性质表征的新方法，解决了常规显微光谱学表征不具备空间、时间分辨的难题，在国家重大科学仪器设备开发专项的支持下成功研制“纳米光子学测试仪”，并顺利通过中国科学院组织的初步验收及科技部组织的综合验收，验收会上得到了与会专家评委的高度评价。开发的测试方法及设备已经在用户单位推广，用户反馈良好。在新技术和新方法的推动下，深入研究有机微纳结构材料激发态过程与光子学性质间的关联，发展了传统的光化学理论，同时利用化学的思想和方法发展柔性光子学材料与器件。

社会经济效益：

　　目前高端光学仪器市场被国外公司占领，国产光学仪器的跨越式发展的主要动力就是在表征技术上的进步与革新。我们开发的测试新技术具有高时间、空间分辨的特点，能够用于微纳尺度材料光子学性质的精确表征。上述都是现有商业产品仍在致力发展的关键技术和新功能，因此将我们的测试技术转变成新一代的光学测试仪器，促进加工制造的标准化及市场推广，将会在光学仪器市场上产生重要的经济效益和广泛的应用前景。

应用前景：

　　利用时间、空间分辨的显微光谱测试新技术，我们系统分析了有机微纳结构的激发态过程与光子学性质之间的关联，利用激发态过程调控光子学性质，开发了一系列具有特定功能的光子学器件。在此基础上我们首次提出了“有机打印光子学”和“有机印刷光子学”的思想，成功地借鉴并运用了制备柔性电路的技术经验，大面积可控构筑具有特定光子学功能的微纳结构阵列，解决了有机纳米光子学迈向实用化功能器件的关键问题，可以与现有的硅光子学工艺得到的同类型器件相媲美。打印光子学在材料选择和结构设计上巨大的潜力，为未来探索柔性光子学功能集成的可能性提供了更大的空间，从而引领新一代的信息技术革命。