[發(fā)明專(zhuān)利]一種動(dòng)態(tài)納米激光器陣列實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410414777.2
• 申請(qǐng)日: 2014-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104242047B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高秀敏;張艷林;張宇;楊杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01S3/20
• 分類(lèi)號(hào): H01S3/20
• 代理公司: 杭州君度專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光器實(shí)現(xiàn)方法，特別是一種動(dòng)態(tài)納米激光器陣列實(shí)現(xiàn)方法。主要用于微光機(jī)電、光電集成、光電檢測(cè)、光通訊、光信息儲(chǔ)存、光學(xué)顯微、光刻、超分辨等領(lǐng)域。

技術(shù)背景

激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。激光器通常由激勵(lì)源、工作介質(zhì)和諧振腔三部分構(gòu)成，激勵(lì)是工作介質(zhì)吸收外來(lái)能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài)，為實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)創(chuàng)造條件；工作介質(zhì)具有亞穩(wěn)能級(jí)是使受激輻射占主導(dǎo)地位，從而實(shí)現(xiàn)光放大；諧振腔可以提供光學(xué)反饋。目前，已經(jīng)存在許多種激光器，包括氣體激光器、固體激光器、染料激光器、半導(dǎo)體激光器、生物激光器和納米激光器等等。

在先技術(shù)中存在納米激光器，參見(jiàn)期刊《Nature》上第482卷頁(yè)碼范圍為204-207的學(xué)術(shù)論文；作者：M. Khajavikhan, A. Simic, M. Kata, J. H. Lee, B. Slutsky, A. Mizrahi, V. Lomakin, Y. Fainman，論文題目為：Thresholdless nanoscale coaxial lasers。此在先技術(shù)雖然具有一定優(yōu)點(diǎn)，但是存在本質(zhì)不足：首先，利用同軸的多層圓柱殼層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在微納結(jié)構(gòu)上存在較多具有高精度要求參數(shù)，并且參數(shù)數(shù)值多樣，導(dǎo)致制作工藝難度大，可操控性不靈活；其次，納米激光器結(jié)構(gòu)需要基底作為支撐，增加納米激光器構(gòu)成部件，在整體上增加了器件尺寸，激光器結(jié)構(gòu)與基底相互固定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)激光器靈活操縱；實(shí)現(xiàn)納米激光器陣列難度大，陣列分布靈活性差，本質(zhì)上在先技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)納米激光器陣列。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述在先技術(shù)的不足，提供一種動(dòng)態(tài)納米激光器陣列實(shí)現(xiàn)方法，具有多層球殼結(jié)構(gòu)納米激光器單元、激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單、納米激光器結(jié)構(gòu)無(wú)需固定基底、納米激光器陣列實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、可調(diào)控性強(qiáng)、陣列分布靈活、納米激光學(xué)陣列動(dòng)態(tài)可控等特點(diǎn)。

本發(fā)明的基本構(gòu)思是：基于多層球殼納米的光學(xué)與等離子體模式相互作用機(jī)理，采用多層球殼納米激光器，結(jié)合電流變效應(yīng)對(duì)納米激光器進(jìn)行排列，動(dòng)態(tài)光學(xué)圖形誘導(dǎo)光電導(dǎo)薄層實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的電流變效應(yīng)電場(chǎng)分布，進(jìn)而動(dòng)態(tài)控制納米激光器自組織行為，得到動(dòng)態(tài)納米激光器陣列。本發(fā)明具有激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作工藝簡(jiǎn)單、納米激光器結(jié)構(gòu)無(wú)需固定基底、納米激光器陣列實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單、可調(diào)控性強(qiáng)、陣列分布靈活、納米激光學(xué)陣列動(dòng)態(tài)可控等特點(diǎn)。

本發(fā)明方法的具體制作步驟如下：

步驟(1)納米激光器分散到絕緣液體中形成納米激光器懸浮液步驟；

(2)含有多個(gè)納米激光器的納米激光器懸浮液通過(guò)微流通道，微流通道相對(duì)的兩個(gè)側(cè)壁上設(shè)置有兩個(gè)光電導(dǎo)薄層，并且兩個(gè)光電導(dǎo)薄層的外側(cè)設(shè)置有透明電極板；

步驟(3) 當(dāng)納米激光器懸浮液處于兩個(gè)透明電極板之間的微流通道時(shí)，兩個(gè)側(cè)壁電極板之間施加電壓；

步驟(4)光源出射光束經(jīng)過(guò)光束整形部件后入射到空間光調(diào)制器，空間光調(diào)制器控制器與空間光調(diào)制器相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光場(chǎng)的動(dòng)態(tài)控制，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)光場(chǎng)，空間光調(diào)制器的出射動(dòng)態(tài)光場(chǎng)照射到光電導(dǎo)薄層區(qū)域，形成動(dòng)態(tài)的導(dǎo)電電極，并且導(dǎo)電區(qū)域圖形由空間光調(diào)制器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；

步驟(5) 在兩個(gè)透明電極板施加電壓同時(shí)，通過(guò)光電導(dǎo)薄層的動(dòng)態(tài)導(dǎo)電電極圖形，作用在納米激光器懸浮液上，在電場(chǎng)所用下納米激光器進(jìn)行自動(dòng)組織排布，形成動(dòng)態(tài)納米激光器陣列。

所述納米激光器采用球殼結(jié)構(gòu)，包括金屬球體芯部和摻雜有染料分子的非金屬外層球殼，并且金屬球體芯部的半徑小于100納米，非金屬外層球殼中含有的染料分子數(shù)目大于2000個(gè)；

所述的納米激光器的金屬球體芯部材料為金、銀的一種。

所述的納米激光器的非金屬外層球殼材料為摻雜有染料分子的硅材料球殼。

所述的兩個(gè)透明電極板為透光導(dǎo)電膜層、導(dǎo)電金屬網(wǎng)絡(luò)層、石墨烯的一種。

所述的光電導(dǎo)薄層為氫化非晶硅材料薄層。

所述的兩個(gè)電極板之間可以施加直流電壓，也可以施加交流電壓。

所述的光源為氣體激光器、半導(dǎo)體激光器、固體激光器、染料激光器的一種。

所述的空間光調(diào)制器為振幅型空間光調(diào)制器、相位型空間光調(diào)制器、微鏡陣列、振鏡的一種。

本發(fā)明中單個(gè)納米激光器制備、染料分子及其使用、微流控、電流變、光電導(dǎo)、光場(chǎng)圖形控制等均是成熟技術(shù)。