[发明专利]一种从有机晶体微腔中的拓扑谷发射的螺旋激子极化激元激光器

权利要求书

1.一种从有机晶体微腔中的拓扑谷发射的螺旋激子极化激元激光器的制备方法，包括以下步骤：通过Horner-Wadsworth-Emmons反应合成TTPSB分子。然后，将得到的TTPSB分子使用简便的物理气相沉积(PVD)方法制造为纳米片晶体。随后，再通过金属真空沉积系统在玻璃基板上热蒸发厚度为100nm的银膜，再在银膜上沉积20nm二氧化硅层。将该银/二氧化硅薄膜复合结构作为基底放置在水平管式炉中用于样品沉积。TTPSB微带均匀分散在银/二氧化硅薄膜基材上。然后制造20nm二氧化硅和35nm银以形成微腔。通过在合适厚度的微腔上垂直入射400nm飞秒激光，且其能量密度增加到阈值(Pth)以上，激子极化激元从拓扑谷的位置螺旋发射出来。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过Horner-Wadsworth-Emmons反应合成TTPSB分子。在没有水和氧气的情况下，将2,5-二甲氧基-1,4-二甲苯-双(膦酸二乙酯)和催化剂NaH在四氢呋喃(THF)溶液中的混合物冷却在0℃的冰浴中30分钟。然后将2,2'-Bithiophene-5-carboxaldehyde/THF溶液注入反应器。将反应混合物在室温下搅拌6小时，然后倒入少量水中，甩干，最后获得橙色粉末(TTPSB)。

3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于使用简便的物理气相沉积(PVD)方法制造为TTPSB纳米片晶体。随后，再通过金属真空沉积系统在玻璃基板上热蒸发厚度为100±5nm的银膜，再在银膜上沉积20nm二氧化硅层。将该银/二氧化硅薄膜复合结构作为基底放置在水平管式炉中用于样品沉积。TTPSB微带均匀分散在银/二氧化硅薄膜基材上。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于TTPSB微米带均匀分散在银/二氧化硅薄膜基材上，然后在上层制造20nm二氧化硅和35nm(R≈50％)银膜层以形成微腔。

5.根据以上任一项权利要求所述的方法，其特征在于TTPSB晶体被三明治似的夹在100nm银膜和35nm银膜之间形成微腔。

6.根据以上权利要求所述的方法，其特征在于TE-TM的轨道自旋耦合(SOC)为这不同偏振的色散曲线提供不同的有效质量，它们在k＝0时接触，它们都带有相反电荷(±1)的贝里曲率单极子。线性双折射将两条抛物线分开，它们现在是线性的在二维k空间中的2个离散点处交叉，显示两个倾斜的狄拉克锥(谷)，每个都携带拓扑电荷±1/2。在这种情况下，激子塞曼分裂可以消除狄拉克点的简并，导致出现具有相同圆极化、相同手性和相同质量的两个谷(间隙狄拉克哈密顿量)。在这种情况下，两个谷显示出相反的手性(相反的Berry曲率和谷陈数)和相反的圆极化

7.根据以上权利要求所述的方法，其特征在于通过将Frenkel激子与局部非平凡能带几何结构强耦合，证明了有机各向异性微晶腔中的螺旋拓扑激子极化激元激光，相反的圆偏振激子极化激元激光沿不同的角度方向发射。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，激子成分的强相互作用在玻色子凝聚中发挥作用，光子成分提供了拓扑谷。左旋和右旋圆极化激光受到拓扑保护，谷中的带极值保证为100％圆极化。

9.根据权利要求7和8所述的方法，其特征在于通过非线性凝聚过程实现了输出光的显着增强的螺旋特性。