[发明专利]一种基于相移型微纳光纤光栅（MPSBG）的微纳光纤激光器

权利要求书

1.一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：包括一个泵浦光源(1)、一个基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)和一个光谱分析仪(8)，所述基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)左、右两端分别为第一普通单模光纤(2)和第二普通单模光纤(7)，第一普通单模光纤(2)和第二普通单模光纤(7)内侧为一个利用聚焦离子束系统在微纳光纤上刻蚀空气孔形成的微纳光纤周期性光栅结构(5)，微纳光纤周期性光栅结构(5)中央为一个由相移型微纳光纤光栅(MPSBG)构成的光学微腔(6)；

利用由相移型微纳光纤光栅(MPSBG)构成的光学微腔(6)对光的强约束和反射作用，作为微纳光纤激光器的谐振腔，并在该光学微腔(6)中填充基于钙钛矿型纳米晶体的复合有机-无机半导体晶体材料CH₃NH₃PbI₃作为增益介质，泵浦光通过第一普通单模光纤(2)经由微纳光纤周期性光栅结构(5)进入光学微腔(6)中，在该光学微腔(6)中发生反射，与增益介质相互作用后输出波长为788nm激光；

泵浦光源(1)发出波长为600nm，脉冲宽度为150fs，重复频率为1kHz的脉冲激光，通过第一普通单模光纤(2)传输，经由微纳光纤周期性光栅结构(5)，到达由相移型微纳光纤光栅(MPSBG)构成的光学微腔(6)中，光被约束在此光学微腔(6)中不断反射，并与填充其中的增益介质——基于钙钛矿型纳米晶体的复合有机-无机半导体晶体材料CH₃NH₃PbI₃相互作用后，经由第二普通单模光纤(7)输出激光，最后接入光谱分析仪(8)中检测到波长为788nm激光输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：制成基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)的微纳光纤是由普通单模光纤采用微加热器拉制技术加热而成，其纤芯直径为8.2μm，包层直径为125μm，数值孔径为0.12，截止波长为1250nm，所拉制的微纳光纤直径为2μm，均匀区长度为8mm，其两端仍为第一普通单模光纤(2)和第二普通单模光纤(7)。

3.根据权利要求1所述的一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：所述基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)嵌在低折射率的UV固化聚合物层(3)中，以固定相移型微纳光纤光栅(MPSBG)，提高器件稳定性，并减小光的损耗。

4.根据权利要求1所述的一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：所述基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)沉积了一层50nm厚的金薄膜层，用以防止在聚焦离子束刻蚀过程中的电子积累，在聚焦离子束系统刻蚀完成后移除。

5.根据权利要求1所述的一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：所述基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)是利用聚焦离子束系统在微纳光纤上刻蚀空气孔而形成微纳光纤周期性光栅结构(5)，光栅结构空气孔尺寸为156.2nm×718.7nm，光栅周期为467nm，左、右两端各20个周期，中央为687.5nm×718.7nm的光学微腔(6)。

6.根据权利要求1所述的一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：所述基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)中央的光学微腔(6)中填充了基于钙钛矿型纳米晶体的复合有机-无机半导体晶体材料CH₃NH₃PbI₃。

7.根据权利要求1所述的一种基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器，其特征在于：当输入波长为600nm，脉冲宽度为150fs，重复频率为1kHz的脉冲激光作为泵浦光源(1)，光谱分析仪(8)检测到波长为788nm的输出激光。

8.一种如权利要求1至7之一所述的基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的微纳光纤激光器输出波长为788nm激光的工作方法，其特征在于：

基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)中光纤材料的折射率为1.45，空气的折射率为1，折射率调制高达0.45，因此，只需在微纳光纤上刻蚀几十个周期空气孔形成周期性光栅结构，即可形成高反射率的光纤光栅，选择左、右各20个周期的光纤光栅结构，其中光栅周期为467nm，光栅结构空气孔尺寸为156.2nm×718.7nm，中央为687.5nm×718.7nm的光学微腔(6)，此基于相移型微纳光纤光栅(MPSBG)的结构(4)就构成了一个反射率很高的微纳光纤周期性光栅结构(5)，并能够将光约束在光学微腔(6)内；

当泵浦光源(1)发出波长为600nm，脉冲宽度为150fs，重复频率为1kHz的脉冲激光，通过第一普通单模光纤(2)传输，经由微纳光纤周期性光栅结构(5)，到达由相移型微纳光纤光栅(MPSBG)构成的光学微腔(6)中，利用相移型微纳光纤光栅(MPSBG)对于光的强约束和反射作用，光在此光学微腔(6)中被约束并不断反射，与填充其中的增益介质——基于钙钛矿型纳米晶体的复合有机-无机半导体晶体材料CH₃NH₃PbI₃相互作用后，经由第二普通单模光纤(7)输出激光，最后接入光谱分析仪(8)检测到波长为788nm的输出激光。