Broadly tunable (440-670 nm) solid-state organic laser with disposable capsules

An innovative concept of thin-film organic solid-state laser is proposed, with diffraction-limited output and a broad tuning range covering the visible spectrum under UV optical pumping. The laser beam is tunable over 230 nm, from 440 to 670 nm, with a 3 nm full width at half maximum typical spectral width. The structure consists of a compact fixed bulk optical cavity, a polymeric intracavity etalon for wavelength tuning, as well as five different disposable glass slides coated with a dye-doped polymer film, forming a very simple and low-cost gain medium. The use of interchangeable/disposable "gain capsules" is an alternative solution to photodegradation issues, since gain chips can be replaced without realignment of the cavity. The laser lifetime of a single chip in ambient conditions and without encapsulation was extrapolated to be around 107 pulses at a microjoule energy-per-pulse level

White Organic Light-Emitting Diodes with fine chromaticity tuning via ultrathin layer position shifting

Non-doped white organic light-emitting diodes using an ultrathin yellow-emitting layer of rubrene (5,6,11,12-tetraphenylnaphtacene) inserted on either side of the interface between a hole-transporting NPB (4,4'-bis[N-(1-naphtyl)-N-phenylamino]biphenyl) layer and a blue-emitting DPVBi (4,4'-bis(2,2'-diphenylvinyl)-1,1'-biphenyl) layer are described. Both the thickness and the position of the rubrene layer allow fine chromaticity tuning from deep-blue to pure-yellow via bright-white with CIE coordinates (x= 0.33, y= 0.32), a external quantum efficiency of 1.9%, and a color rendering index of 70. Such a structure also provides an accurate sensing tool to measure the exciton diffusion length in both DPVBi and NPB (8.7 and 4.9 nm respectively)

Tunable Ultraviolet Vertically-emitting Organic Laser

International audienceA solid-state organic thin-film laser with intracavity frequency doubling is reported. Tunable ultraviolet emission from 309 to 322 nm is achieved from a vertical external cavity surface-emitting organic laser, with 2 % efficiency (1 µJ at 315 nm). The laser comprises a polymethyl(methacrylate) layer doped with Rhodamine 640, spun-cast onto a plane mirror, a remote concave mirror, a nonlinear crystal and a dichroic separator. The output is spectrally narrow (<0.5 nm FWHM) and tunable through phase-matching selection of the fundamental radiation lasing modes. These results highlight a low-cost and portable alternative to tunable UV laser sources, useful for spectroscopic applications

Highly-efficient, diffraction-limited laser emission from a Vertical External Cavity Surface-emitting Organic Laser

We report on a solid-state laser structure being the organic counterpart of the Vertical External-Cavity Surface-Emitting Laser (VECSEL) design. The gain medium is a poly (methyl methacrylate) film doped with Rhodamine 640, spin-casted onto the High-Reflectivity mirror of a plano-concave resonator. Upon pumping by 7-ns pulses at 532 nm, a diffraction-limited beam (M^2=1) was obtained, with a conversion efficiency of 43%; higher peak powers (2kW) could be attained when resorting to shorter (0.5 ns) pump pulses. The spectrum was controlled by the thickness of the active layer playing the role of an intracavity etalon; tunability is demonstrated over up to 20 nm

Elaboration de couches actives fluorescentes à base de polymère à empreinte moléculaire pour capteurs d'organophosphonates neurotoxiques (extension au cas des explosifs nitroaromatiques)

Dans le contexte de la lutte antiterroriste, il devient nécessaire d être capable de détecter en continu dans les lieux publics ou stratégiques, la présence d armes potentiellement utilisables par des terroristes (explosifs, armes chimiques, bactériologiques ). Le développement de capteurs chimiques a pour objectif de répondre à ce besoin, suivant un cahier des charges exigeant, notamment en termes de sélectivité, sensibilité, vitesse de réponse et robustesse. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes essentiellement intéressés à la détection des armes chimiques, et plus précisément des composés organophosphorés neurotoxiques. pour ce faire, nous avons choisi d'allier la technologie des polymères à empreinte moléculaire (MIPs) à une transduction par fluorescence. Les propriètés de reconnaissance molèculaire des MIPs couplées à la sensibilité et à la réactivité de la réponse par fluorescence permettent a priori de répondre aux exigences du cahieer des charges. Notre démarche a donc étè de démontrer tout d'abord la faisabilité de polymères imprimés de façon non covalente par le pinacolyl méthylphosphonate (PMP), produit d'hydrolyse du Soman et servant de modèle des neurotoxiques. Puis, une sonde fluorescente organique, sensible aux organophosphorés, a été identifiée afin de l'intégrer dans les matériaux poreux. Les matériaux fluorescents obtenus se sont révélés capables de signaler rapidement la présence de vapeurs de diéthylchlorophosphate, un toxique modèle des agents létaux, via une augmentation de leur intensité de fluorescence. La démarche mise en place pour les neurotoxiques a aussi été transposée à la détection d'explosifs nitroaromatiques, à travers l'exemple du nitrobenzène. Ces travaux ouvrent la voie à la détection de nombreux composés chimiques.Terrorist attacks that occured in the recent years have brought about the urge to develop detection means in urban or strategic areas against terrorist weapons (explosives, chemical and biological weapons ). The development of selective, sensitive, fast responsive and robust chemical sensors arises as an issue to prevent these threats. This thesis focuses on the detection of chemical warfare agents, and more particularly of neurotoxic organophosphorus compounds. To detect these nerve agents, the technology of molecularly imprinted polymers (MIPs) was coupled to a fluorescence-based optical transduction. The biomimetic recognition properties of MIPs along with the sensitivity and rapidity of the fluorescence response allow for the achievement of the precited objectives. The feasibility of noncovalent imprinted polymers for pinacolyl methyphosphonate (PMP), a degradation product of the neurotoxic Soman used as a simulant, was demonstrated. A fluorescent organic reporter was then identified as sensitive to organophosphonates and was incorporated into the porous materials. The presence of toxic diethylchlorophosphate vapors, which served as a model for nerve agents, was rapidly signaled through a fluorescence increase of the resultant fluorescent polymers. This approach based on the combination of a target compound imprinted polymer with a sensitive fluorescent reporter molecule, was generalized by transposition to the detection of nitroaromatic compounds, via the example of nitrobenzenePARIS13-BU Sciences (930792102) / SudocSudocFranceF

Analytical study of vertical external-cavity surface-emitting organic lasers

International audienceIn this paper we report a detailed study of emission dynamics of an organic solid-state laser structure so-called VECSOL standing for Vertical External-Cavity Surface-emitting Organic Laser recently developed in our group. An optical-optical efficiency of 43% and 6.3% was reported for a 4-mm-long cavity incorporating 18-μm-thick film of Poly(methyl methacrylate) (PMMA) doped with 1 wt.% of Rhodamine 640 when pumped with 7-ns-long and 0.5-ns-long pulses respectively. In order to understand the difference seen in lasing efficiency as a function of different parameters such as cavity length or pump pulse duration, Tang-Statz-deMars cavity rate equations are used to model the emission behavior in a pulsed regime. Based on this model, conversion efficiency could be optimized practically to values as high as 57%. Furthermore, some characteristics of this laser architecture such as lasing lifetime (up to 140 000 pulses at two times above lasing threshold), wavelength tuning (over 40 nm) and the system power scalability with potential operation up to mJ level are investigated

New materials and device architectures for organic solid-state lasers

L objectif de cette thèse est l étude de nouveaux matériaux et d architectures innovantes pour les lasers organiques à l état solide. Le premier axe de ce travail est consacré à la caractérisation laser d'une nouvelle petite molécule organique appelée fvin . L émission stimulée dans le rouge (vers 650 nm) a été observée dans une couche pure de ce matériau, ce qui est en général impossible dans les colorants organiques en raison du phénomène de concentration quenching . La méthode de ruban de pompage de longueur variable (Variable Stripe Length (VSL) technique) a été utilisée pour étudier et mesurer le gain de ce matériau. L effet laser a été démontré dans une cavité à réseaux de Bragg distribués (DBR) ainsi que sous la forme de laser aléatoire à des intensités de pompe élevées. Le deuxième axe de cette thèse est dédié au design, à la réalisation, à la caractérisation et à la modélisation d'une nouvelle architecture laser organique à cavité externe appelée VECSOL (inspirée de l'architecture traditionnelle des VECSELs inorganiques). Le milieu à gain est une couche de PMMA dopée avec un colorant (Rhodamine 640), déposée par spin-coating sur un miroir plan diélectrique. Le laser a été caractérisé avec deux sources de pompage de durées d impulsion différentes (0.5 ns et 7 ns). Nous avons démontré une émission accordable (sur plus de 40 nm), un faisceau limité par la diffraction et un record d efficacité de 57% dans une configuration optimisée. La dynamique de l émission laser a été modélisée grâce aux équations de taux de Tang-Statz-de Mars, adaptées à la géométrie VECSOL. La cavité ouverte de l architecture réalisée a permis, en outre, l obtention d une émission ultraviolette accordable grâce au doublement de fréquences intracavité dans une géométrie VECSOL modifiée.PARIS13-BU Sciences (930792102) / SudocSudocFranceF

Laser operation in non-doped thin films made of a small-molecule organic red-emitter

International audienceStimulated emission in small-molecule organic films at a high dye concentration is generally hindered by fluorescence quenching, especially in the red region of the spectrum. Here we demonstrate the achievement of high net gains (up to 50 cm-1) around 640 nm in thermally evaporated non-doped films of 4-di(4'-tert-butylbiphenyl-4-yl)amino-4'-dicyanovinylbenzene, which makes this material suitable for green-light pumped single-mode organic lasers with low threshold and superior stability. Lasing effect is demonstrated in a DBR resonator configuration, as well as under the form of random lasing at high pump intensities