[發明專利]一種納米激光器陣列制作方法

在審

• 申請號: 201410415115.7
• 申請日: 2014-08-21
• 公開（公告）號: CN104218445A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 高秀敏;張艷林;李楠;南學芳;郁敏
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022;H01S5/40;B82Y20/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及一種激光器制作方法，特別是一種納米激光器陣列制作方法。主要用于微光機電、光電集成、光電檢測、光通訊、光信息儲存、光學顯微、光刻、超分辨等領域。

技術背景

激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發的物質中放大或振蕩發射的器件。激光器通常包括：激勵源、工作介質、諧振腔，激勵是工作介質吸收外來能量后激發到激發態，為實現并維持粒子數反轉創造條件；工作介質具有亞穩能級是使受激輻射占主導地位，從而實現光放大；諧振腔可以提供光學反饋。目前，已經存在許多種激光器，常見的有氣體激光器、固體激光器、染料激光器、半導體激光器，近期也出現了生物激光器和納米激光器。

在先技術中存在納米激光器，參見期刊《Nature》上第482卷頁碼范圍為204-207的學術論文；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。此在先技術雖然具有一定優點，但是存在本質不足：首先，利用同軸的多層圓柱殼層結構，結構復雜，在微納結構上存在較多具有高精度要求參數，并且參數數值多樣，導致制作工藝難度大，可操控性不靈活；其次，納米激光器結構需要基底作為支撐，增加納米激光器構成部件，在整體上增加了器件尺寸，激光器結構與基底相互固定，無法實現激光器靈活操縱；并且，實現納米激光器陣列難度大，陣列分布靈活性差。

發明內容

本發明的目的在于針對上述在先技術的不足，提供一種納米激光器陣列制作方法，具有多層球殼結構納米激光器單元、激光器結構簡單、制作工藝簡單、納米激光器結構無需固定基底、納米激光器陣列制作方法簡單、可調控性強、陣列分布靈活、整體器件外形選擇靈活等特點。

本發明的基本構思是：基于多層球殼納米的光學與等離子體模式相互作用機理，采用多層球殼納米激光器，結合電流變效應對納米激光器進行排列，并進行固化，得到納米激光器陣列。本發明具有激光器結構簡單、制作工藝簡單、納米激光器結構無需固定基底、納米激光器陣列制作方法簡單、可調控性強、陣列分布靈活、整體器件外形選擇靈活等特點。

本發明方法的具體制作步驟如下：

步驟(1)納米激光器分散到光固化膠流體中形成納米激光器懸浮液，單個納米激光器采用球殼結構，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目大于2000個；

步驟(2)含有多個納米激光器的納米激光器懸浮液通過微流通道，所述的微流通道相對的兩個側壁上設置有兩個電極板，當納米激光器懸浮液處于兩個電極板之間的微流通道時，兩個側壁電極板之間施加電壓，在電場所用下納米激光器進行自動組織排布，形成納米激光器陣列；

步驟(3)固化照明光源發射固化光束，經過光束整形部件形成固化光場圖案，當納米激光器在電場所用下形成納米激光器陣列后，開啟固化照明光源，所形成的固化光場圖案照射在納米激光器陣列區域，使固化光場圖案所照射的區域光固化膠流體發生固化，形成穩定的納米激光器陣列，關閉固化照明光源；

步驟(4)?納米激光器陣列在后續流入的光固化膠流體推動下移出固化光場區域，完成納米激光器陣列制作過程。

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。

所述的兩個電極板為透光導電膜層、導電金屬網絡層、石墨烯的一種。

所述的兩個電極板之間可以施加直流電壓，也可以施加交流電壓。

所述的固化照明光源為氣體激光器、半導體激光器、固體激光器、染料激光器的一種。

本發明中單個納米激光器制備、染料分子及其使用、微流控、電流變、光固化、照明光場圖形控制等均是成熟技術。

本發明的發明點在于基于多層球殼納米的光學與等離子體模式相互作用機理，采用多層球殼納米激光器，結合電流變效應對納米激光器進行排列，并進行固化，得到納米激光器陣列，提供一種具有激光器結構簡單、制作工藝簡單、納米激光器結構無需固定基底、納米激光器陣列制作方法簡單、可調控性強、陣列分布靈活、整體器件外形選擇靈活等特點的納米激光器陣列制作方法。

與現有技術相比，本發明的優點：