[發明專利]一種基于PDMS的多波段回音壁模式光纖激光器及其加工方法

無效

• 申請號: 201210178462.3
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102684043A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張遠憲;普小云;劉春;馮黎
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: H01S3/02
• 分類號: H01S3/02;H01S3/067
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業) 53116
• 代理人: 姜開俠;姬介南

技術領域

本發明屬于激光及微流控光學技術領域，涉及一種利用光抽運方式，通過抽運光的倏逝場激勵增益，在一塊芯片上同時實現多波段回音壁模式激光定向輸出的光纖激光器及其加工方法。

背景技術

光學器件的微型化、集成化以及光學參數的可調化是現代光學技術發展的主要方向之一。傳統光學器件具有體積大、成本高、可調性和穩定性差等缺陷，這直接阻礙了現代光學系統的微型化與集成化進程。為了降低成本，減少人力投入，提高實驗精度和可重復性，現代光學研究常常需要將多種實驗功能集成在一塊獨立的芯片上，即“芯片上的實驗室”（lab?on?a?chip）。微流控光學（Optofluidics）是現代光學、光電子學和微流控技術相結合而形成的新型交叉前沿學科和技術，可在微米尺度上通過操控流體達到調節系統的光學或光電子學特性的目的。微流控光學系統具有快速、高效、樣品取樣少等優點，在生物技術、化學分析、環境科學等領域廣泛應用。然而，微流控光學系統的兩個最主要的組成部分，即光源和傳感器卻難于集成到芯片中，從而限制了微流控光學系統的功能集成度和便攜性。為了實現光源和微流控芯片的集成，多個研究組提出和展示了不同結構和材料的微流控芯片激光器（比如：B.?Helbo，A.?Kristensen?and?A.?Menon.?A?micro-cavity?fluidic?dye?laser?[J]，J.?Micromech.?Microeng，2003，13（03）：?307-311；還有D.?V.?Vezonov，B.?T.?Mayers，Conroy?R?S?et?al..?A?low-threshold，high-effciency?microfluidic?waveguide?laser?[J]，J.?AM.?CHEM.?SOC.?2005，127（25）：8952-8953；以及J.?C.?Galas，J.?Torres，M.?Belotti?et?al..?Microfluidic?tunable?dye?laser?with?integrated?mixer?and?ring?resonator?[J]，App.?Phy.?Lett.?2005，86（26）：?264101-1-264101-3等），但這類激光器存在結構復雜或者抽運閾值能量較高等缺點。本發明人已經對倏逝波（Evanescent?Wave）激勵的回音壁模式光纖激光器的現有技術進行了較為系統的研究和分析(江楠，杜飛，白然等，影響柱形微腔回音壁模激光抽運閾值能量的因素[J]，中國激光，2008，35（5）：660～663；張遠憲，韓德昱，祝昆等，包層介質引起的回音壁模式光纖激光波長漂移[J]，中國激光，2010，36（3）：691～694；普小云、白然、向文麗等，消逝波激勵的雙波段光纖回音壁模式激光輻射[J]，物理學報，2009，58（6）：3923-3928；Y.?X.?Zhang，X.?Y.?Pu，K?.?Zhu，et?al..?Threshold?Property?of?Whispering-Gallery-Mode?Fiber?Lasers?Pumped?by?Evanescent-wave?[J]，J.?Opt.?Soc.?Am.?B.?2011，28（8）：?2048～2056；普小云，江楠，白然等，倏逝波激勵及增益耦合的多波段回音壁模式（Whispering?Gallery?Mode，WGM）光纖激光器，中國專利，專利號：ZL200810058304），這種光纖激光器將一根石英裸光纖插入有增益包層溶液的玻璃套管中，在沿光纖軸線倏逝波光抽運激勵增益的條件下實現了回音壁模式激光輻射。然而，這種回音壁模式光纖激光器存在不容易微型化、穩定性差和缺乏方向性輻射的缺點，妨礙了將其作為微型激光器直接集成到芯片上的可能。為此，開發一種能夠微型化，集成度高，且具有較長激光產生長度和較低抽運閾值能力的光纖激光器是具有廣闊的應用前景的。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種結構簡單，集成于同一塊芯片上并能同時實現多波段回音壁模式激光定向輸出，且穩定性好、集成度高、易于微型化、有較長激光產生長度和抽運閾值能量較低的光纖激光器；本發明的第二目的在于提供一種該激光器的加工方法。

本發明的第一目的是這樣實現的，以聚二甲基硅氧烷PDMS作為基片將激光器及導光光纖集成在一塊芯片上，所述的PDMS基片與石英光纖及楔形光纖耦合接觸處設置與置入至少一道溝槽，所述溝槽中分段填充增益包層介質，其外封裝基片。