[发明专利]一种具有热光开关特性的随机激光出射装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种具有热光开关特性的随机激光出射装置。

背景技术

近年来，随机激光已经成为国际激光学界的热门研究领域。随机激光辐射源自激活无序介质，通过辐射光在介质中的多次散射提供光学反馈，从而获得较大的增益，无需外加谐振腔。随机激光由于其特殊的反馈机制而具有工作波长特定、制造方便、成本低廉等优点，并因其在文档编码、敌我鉴别、平板显示、集成光学、远程温度传感等领域的潜在应用而引起广泛关注。在半导体及激光晶体粉末，掺杂纳米颗粒的染料溶液及聚合物，染料渗透的蛋白石、生物组织、烧结玻璃、光纤以及掺杂染料的液晶材料等无序增益系统中，当多重散射的强度足以将光子在增益介质中的游走路程增大到大于增益长度，使有效泵浦体积大于临界体积，系统中的增益将大于损耗，在扩散及局域模式就可以得到相干随机受激辐射。

传统随机激光装置中，随即激光的出射与关断是通过控制微结构热光开关实现的。在光传输过程中通过温度改变波导的折射率达到开关的目的，且传统热光开关的开关温度为60℃-80℃，能耗大。传统微结构热光开关大多采用如下方法制成：采用激光在玻璃基底、硅片以及半导体材料上刻蚀出不规则沟槽；利用PDMS方法制作出微流体结构；利用化学方法，如干法腐蚀，湿法腐蚀制作微结构，采用上述方法制作热光开关工艺过于复杂。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种工艺简单、能耗低的具有热光开关特性的随机激光出射装置。

技术方案：一种具有热光开关特性的随机激光出射装置，包括激光器、盒结构、用于扩展所述激光器发出的激光束直径，并将激光束聚焦到所述盒结构内的光路，以及连接盒结构的温度控制器；其中，所述盒结构包括上玻璃片、下玻璃片、由所述上玻璃片和下玻璃片形成的高度为微米级的腔体；所述腔体填充掺杂激光染料的高分子聚合物溶液，所述高分子聚合物为含硅类聚合物体系。

其中，所述掺杂激光染料的高分子聚合物溶液包括如下组份，以质量百分比计：

四甲氧基硅烷或硅酸乙酯或氧化硅39％-47％，

聚乙二醇或聚环氧乙烷或聚乙烯醇0.6％-7％，

乙酸或硝酸或盐酸溶液49％-53％，

激光染料溶液0.01％-0.15％；

其中，所述乙酸或硝酸或盐酸溶液浓度为0.01mmol/L，所述激光染料的浓度为10^-4-10^-2mol/L；

所述掺杂激光染料的高分子聚合物溶液配置方法如下：将上述组分混合后，在冰水浴中剧烈搅拌20-40分钟，所得澄清溶液为所述掺杂激光染料的高分子聚合物溶液。

作为本发明的优选方案，所述温度控制器紧贴在所述盒结构的下玻璃片上。

作为本发明的改进，还包括水平设置在所述盒结构一侧的会聚透镜。所述盒结构腔体的四周设有用来封口的封口胶。

有益效果：本发明的一种具有热光开关特性的随机激光出射装置，利用毛细现象将掺杂激光染料的高分子聚合物溶液灌入由玻璃片形成的高度为微米级的腔体内；激光器发出的激光束通过平凸柱面透镜会聚成条状垂直照射到盒结构内进行泵浦，使用平凸柱面透镜对出射随机激光的方向具有导向作用。本发明制作工艺较现有技术的光刻、镀膜、刻蚀等方法更为简单，从而大大降低制作成本。传统热光开关的开关温度为60℃-80℃，本发明的盒结构的开关温度为30℃-40℃，因此本发明的具有热光开关特性的随机激光出射装置可以在较低温度下实现随机激光开关功能，从而降低随机激光装置整体能耗。且同传随机激光装置比较，采用本发明的随机激光出射装置不需要额外的耦合器件，从而即降低了成本也降低了能耗。

附图说明

图1是本发明装置实施例1的结构示意图；

图2是本发明的盒结构示意图；

图3是本发明装置实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

一种具有热光开关特性的随机激光出射装置，包括激光器、盒结构、用于扩展激光器发出的激光束直径，并将激光束聚焦到盒结构内的光路，以及连接盒结构的温度控制器；其中，盒结构包括上玻璃片、下玻璃片、由上玻璃片和下玻璃片形成的高度为微米级的腔体；腔体填充掺杂激光染料的高分子聚合物溶液，高分子聚合物为含硅类聚合物体系。