[发明专利]一种单模激光器的实现装置及方法

说明书

本发明涉及一种单模激光器的实现装置及方法，该装置包括微瓶腔以及距所述微瓶腔设定距离的熔锥光纤，该方法通过调整熔锥光纤与微瓶腔的耦合位置以及耦合距离，实现可控与可选的单模激光器。该实现装置及方法操作简单灵活，易于实现，价格低廉。

技术领域

本发明涉及微腔激光器实现技术领域，具体涉及一种单模激光器的实现装置及方法。

背景技术

微腔激光器主要是由尺度为微米量级的光学谐振腔和增益介质组成的微型激光器。与大尺寸谐振腔激光器不同的是，这种激光器至少要求在某一尺度上对光进行波长量级的限制，在这种情况下，原子的自发辐射将受到腔的控制而改变，此即为 Purcell 效应。在高Q值、小模式体积的微腔中，局域光学密度将获得极大的增强，从而实现低阈值，乃至零阈值的激光出射。回音壁模式微腔（whispering gallery mode，WGM），如微球、微盘、微泡/微瓶腔，都具有极高的 Q 值和极小的模式体积，是制备低阈值微腔激光器的理想结构。回音壁模式微腔激光器是从最早的液滴激光谐振腔发展来的，而固态回音壁模式微腔激光器最早是在 1992年由 AT&T Bell 实验室制备出来的微盘激光器。这种利用 InGaAs/InGaAsP/InP等半导体材料制备的微盘可以产生低阈值、高 Q 值的激光，同时整个微腔的大小只有十来个微米，可以作为光学集成回路的光源与其他光电子元件集成在一起。另外这种结构制备简单，可以避免多层高反射介质膜制备的复杂工艺，而且通过对边界进行有效控制，可以实现方向性激光出射，从而提高激光收集效率。

在回音壁模式微腔激光器中，由于泵浦激发的荧光光谱带宽通常大于回音壁微腔激光器的自由光谱范围，同时微腔中缺乏选择机制，因此在微腔中观察到的激光一般都是多模的。而多模激光往往会限制微腔激光器在窄带激光器、激光传感等领域的应用，因此发展单模微腔激光技术是当前研究的热点及难点。而目前常用的激发方式都是采用空间光激光，其可调性和灵活性不如采用拉锥光纤进行耦合激发。此外，不管是利用干涉条纹，还是对微腔进行改进，其操作都相对较为复杂与麻烦，需要更多操作与调节。此外，微盘、微环芯等微腔的制备工艺较为复杂，需要采用专业设备进行制备，且制备时间较长，从而导致制备成本昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单模激光器的实现装置及方法，该实现装置及方法操作简单灵活，易于实现，价格低廉。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种单模激光器的实现装置，包括微瓶腔以及距所述微瓶腔设定距离的熔锥光纤，通过调整熔锥光纤与微瓶腔的相对位置，实现可控与可选的单模激光器。

本发明还提供了一种采用上述装置的单模激光器的实现方法，将熔锥光纤紧贴微瓶腔，通过左右调整微瓶腔与熔锥光纤之间的耦合位置，在激光的激发下获得径向模式可选的单模激光器。

本发明又提供了一种采用上述所述装置的单模激光器的实现方法，利用熔锥纳米光纤作为泵浦源，通过调整泵浦源，即熔锥纳米光纤与微瓶腔之间的耦合距离，在激光的激发下获得可控的单模激光器。

本发明另提供了一种采用上述所述装置的单模激光器的实现方法，包括以下步骤：

步骤(1) 在SU-8光刻胶中掺杂不同增益介质，制备具有不同增益介质的微瓶腔；

步骤(2) 将熔锥光纤紧贴微瓶腔，在一定波长激光的激发下，获得不同颜色的单模激光器。

进一步地，SU-8光刻胶中掺杂的介质为罗丹明123，然后在488 nm激光的激发下，获得波长为545 nm的单模激光器。

进一步地，SU-8光刻胶中掺杂的介质为罗丹明6G，然后在532 nm激光的激发下，获得波长为595 nm的单模激光器。

进一步地，SU-8光刻胶中掺杂的介质为LDS 698，然后在480 nm激光的激发下，获得波长为673 nm的单模激光器。