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光流体已经成为近几年研究的热点。流体原本具有流动性,可控性和光滑的光学界面,一旦和光相结合,一方面可以作为传输光的特殊通道,另一方面也可以作为与光相互作用的特殊介质。不仅如此,通过改变流体的温度、浓度、溶剂等因素,可以方便的改变流体的折射率,使基于此产生的光流体器件应用和调节更加灵活。另外,随着光学微全分析系统的发展,对光源的体积、泵浦效率、发光波段等提出了更高的要求。光流体染料激光器则在这些方面具备发展潜力。在各种各样的光学微腔结构的光流体染料激光器中,环形微腔染料激光器因其高Q值和低模式体积,易于批量加工和集成等优点成为研究的热点。
本文主要工作如下:
1.介绍了各种光流体染料激光器,并重点阐述了环形谐振腔染料激光器的工作原理及回音廊模式。提出了玻璃毛细管环形谐振腔和基于PDMS基底的环形谐振腔两种谐振腔方案,实验研究发现玻璃毛细管环形谐振腔壁太厚、不光滑、易碎、固定不方便,因此选择基于PDMS基底的环形谐振腔作为主要的研究方案。利用optiFDTD软件模拟了不同环形谐振腔结构的光场分布,研究了环形谐振腔的直径、环宽、与波导的间距、介质折射率、光波偏振态等参量对环形谐振腔性能的影响。
2.根据理论模拟的小尺寸环形谐振腔的结果,设计了几组大尺寸环形谐振腔结构及实验装置等。通过研究谐振腔尺寸、染料溶液折射率等参量对输出激光的波长及泵浦阈值能量等影响,进一步优化激光器的结构参数,最终得到具有高Q值的激光输出。