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随着微全光分析系统的快速发展,芯片实验室的构建成为研究的热点。微型化、集成化的多功能光学器件在研究、构造生产、使用等多个方面都有其独特的优势。而在集成化的光学器件中,微型化的光源是必不可少的因素。基于光流体技术的染料激光器以其微型化的体积、高效的泵浦效率、较宽的波长调节范围等优势在芯片实验室的构建中得以广泛的应用。在各种微腔结构的染料激光器中,环形腔具备高品质因数、低模式体积,而且便于与其他光学器件大规模的集成。因此,本文选择了在光流体系统中构建环形谐振腔,通过激发染料增益介质,形成回音廊模式,从而实现激光的输出。
本文的主要工作:
1.介绍了基于光流体的染料激光器的一些进展,尤其是环形腔染料激光器的发展情况,分别从理论上和实验上分析了环形腔的一些性能。根据时域有限差分法利用optiwave软件模拟计算了一系列环形空腔结构中的光场分布,考虑了环形腔的外径、环宽及波导宽度、直波导与环形腔间距等几个因素对环形腔性能的影响。
2.采用飞秒激光刻蚀和软光刻的技术分别在载玻片和PDMS上加工了微结构,分析了两种情况下加工结构的结果。综合考虑结构性能、基底的特性以及实验条件等因素后,选用以PDMS为基底加工微结构。设计制作微通道,并成功解决了环形腔中溶液的循环问题。
3.以PDMS基底上的环形腔结构作为谐振腔形成回音廊模式,以若丹明6G作为增益介质通过波长为532nm的激光泵浦,激发的荧光与腔中的回音廊模式作用,实现光放大,从而得到激光。利用波长为532nm脉冲激光作为泵浦源,实现了波长在580nm附近的激光发射,并研究了环形腔结构、染料浓度以及染料溶剂种类对形成激光性能的影响。