Abstract This paper reports optical properties of a single crystal thiophene/phenylene co-polymer 5,5ʺʺ'-diphenyl-2,2′:5′,2ʺ:5ʺ,2ʺ′:5ʺ′,2ʺʺ:5ʺʺ, 2ʺʺ'-sexithiophene (P6T). The P6T crystals demonstrate high charge carriers’ mobility and large photoluminescence quantum efficiency (PLQE). Herein, the stimulated emission of P6T is studied within wide range of pump energies –refers to energy per pulse – (from 19 ± 0.5 μJ/cm2 to 64.2 ± 0.5 μJ/cm2) through amplified spontaneous emission (ASE) measurements by using Nd-YAG femtoseconds tunable pulsed laser at 445 nm excitation wavelength (λexc). ASE measurements exhibit lower threshold energy density (Eth) i.e., ~26 ± 0.5 μJ/cm2 which confirms optical amplification in P6T at 632 nm emission wavelength. The ASE characteristics of P6T are also studied as a function of different λexc ranging from 425 to 475 nm to find the wavelength for optimum amplification. It is observed that the maximum optical amplification for P6T occurs at a λexc of 445 nm. These crystals exhibit large optical gains which are measured to be 69 cm−1, 53 cm−1 and 29 cm−1 at excitation energies of 91 ± 0.5 μJ/cm2, 66 ± 0.5 μJ/cm2 and 43 ± 0.5 μJ/cm2, respectively. PL measurements of P6T crystals demonstrate large value of the PLQE ~57.36%. This study suggests the potential of P6T single crystal as one of the good candidates among high optical gain materials of its kind for its possible applications in solid-state lasers, photodetectors and optical amplifiers.

中文翻译：

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六噻吩单晶的放大自发发射和光学增益特性

摘要 本文报道了单晶噻吩/亚苯基共聚物 5,5ʺʺ'-diphenyl-2,2':5',2ʺ:5ʺ,2ʺ':5ʺ',2ʺʺ:5ʺʺ, 2ʺʺ'-sexithiophene ( P6T）。P6T 晶体显示出高电荷载流子迁移率和大光致发光量子效率 (PLQE)。在此，通过使用 Nd- 放大自发辐射 (ASE) 测量，在宽范围的泵浦能量（指每个脉冲的能量）（从 19 ± 0.5 μJ/cm2 到 64.2 ± 0.5 μJ/cm2）内研究了 P6T 的受激发射 - YAG 飞秒可调谐脉冲激光器，激发波长 (λexc) 为 445 nm。ASE 测量表现出较低的阈值能量密度 (Eth)，即~26 ± 0.5 μJ/cm2，这证实了 P6T 在 632 nm 发射波长处的光学放大。还研究了 P6T 的 ASE 特性作为 425 至 475 nm 范围内不同 λexc 的函数，以找到最佳放大波长。据观察，P6T 的最大光学放大发生在 445 nm 的 λexc 处。这些晶体表现出很大的光学增益，在 91 ± 0.5 μJ/cm2、66 ± 0.5 μJ/cm2 和 43 ± 0.5 μJ/cm2 的激发能量下测量为 69 cm-1、53 cm-1 和 29 cm-1，分别。P6T 晶体的 PL 测量表明 PLQE 的值很大~57.36%。这项研究表明，P6T 单晶具有作为同类高光学增益材料的良好候选材料之一的潜力，因为它可能应用于固态激光器、光电探测器和光放大器。据观察，P6T 的最大光学放大发生在 445 nm 的 λexc 处。这些晶体表现出很大的光学增益，在 91 ± 0.5 μJ/cm2、66 ± 0.5 μJ/cm2 和 43 ± 0.5 μJ/cm2 的激发能量下测量为 69 cm-1、53 cm-1 和 29 cm-1，分别。P6T 晶体的 PL 测量表明 PLQE 的值很大~57.36%。这项研究表明，P6T 单晶具有作为同类高光学增益材料的良好候选材料之一的潜力，因为它可能在固态激光器、光电探测器和光放大器中应用。据观察，P6T 的最大光学放大发生在 445 nm 的 λexc 处。这些晶体表现出很大的光学增益，在 91 ± 0.5 μJ/cm2、66 ± 0.5 μJ/cm2 和 43 ± 0.5 μJ/cm2 的激发能量下测量为 69 cm-1、53 cm-1 和 29 cm-1，分别。P6T 晶体的 PL 测量表明 PLQE 的值很大~57.36%。这项研究表明，P6T 单晶具有作为同类高光学增益材料的良好候选材料之一的潜力，因为它可能应用于固态激光器、光电探测器和光放大器。P6T 晶体的 PL 测量表明 PLQE 的值很大~57.36%。这项研究表明，P6T 单晶具有作为同类高光学增益材料的良好候选材料之一的潜力，因为它可能在固态激光器、光电探测器和光放大器中应用。P6T 晶体的 PL 测量表明 PLQE 的值很大~57.36%。这项研究表明，P6T 单晶具有作为同类高光学增益材料的良好候选材料之一的潜力，因为它可能应用于固态激光器、光电探测器和光放大器。