[发明专利]一种基于光热材料的可调谐激光装置及全光调谐方法

说明书

本发明属于光学器件领域，具体涉及小尺寸，高精度，调谐范围大且调谐速度快的一种基于光热材料的可调谐激光装置及全光调谐方法。本装置包括脉冲激光器1、连续波激光器2、电荷耦合器件CCD6、光谱分析仪7和液体填充空心玻璃微球谐振腔9。本发明的有益效果：1.与其它结构谐振腔相比,液体填充空心玻璃微球谐振腔具有尺寸小、制备简单、结构稳定、操作灵活的优点；2.所采用的全光调谐技术的非接触和灵活的特性能够避免对微腔几何结构的损坏，降低制造复杂度并且能够改进可调谐波长范围；3.由于光热纳米材料NaNdF4的产热对掺杂浓度的依赖性，微激光器在一定功率强度范围(0‑1.68W/mm2)内的波长调谐范围和调谐灵敏度可以通过增加NaNdF4的掺杂浓度得到进一步改善。

技术领域

本发明属于光学器件领域，具体涉及小尺寸，高精度，调谐范围大且调谐速度快的一种基于光热材料的可调谐激光装置及全光调谐方法。

背景技术

可调谐回音壁模式微激光器因其操作简便，成本低，易集成的优点，在光子学和光电子学领域一直有着广泛的应用。目前，已经报道了通过应力，电场或者温度等调谐技术实现的谐振波长调谐。这些传统的调谐方式具有调谐速度慢、精度低、调谐范围小亦或稳定性差等缺点。对于不同结构的可调谐激光器，鲜有工作集中于对微激光器的全光控制，这种非接触且灵活的调谐方法可以进一步降低制造复杂度且改进可调谐波长范围，有望去克服上述问题。本发明在利用液体填充空心玻璃微球作为光学谐振腔的基础上，提出了一种新型的基于光热材料的可调谐激光装置及全光调谐方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光热材料的可调谐激光装置。

本发明的目的还在于提供一种基于光热材料的可调谐激光装置的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于光热材料的可调谐激光装置，包括脉冲激光器1、连续波激光器2、电荷耦合器件CCD6、光谱分析仪7和液体填充空心玻璃微球谐振腔9；所述的液体填充空芯玻璃微球谐振腔是由NaNdF4/染料共同掺杂的液体通过锥形毛细微管注入空心玻璃微球8形成的，脉冲激光器1发射的泵浦光经光学物镜3聚焦后照射到液体填充空心玻璃微球表面，染料DCM受激产生的荧光在混合液体和玻璃壁的交界面处发生全内反射，形成回音壁模式激光14，来自谐振腔的信号光由光学物镜聚焦、滤波片5滤去泵浦光后，经半透半反射镜4分束，分束后的光分别进入电荷耦合器件CCD和光谱分析仪，连续波激光直接照射到液体填充空心玻璃微球中，激发分散在液体中的NaNdF411的光热效应。

所述空心玻璃微球的直径为70μm，其壁厚为1μm，空心玻璃微球的表面存在一个直径为15μm的微孔；所述的空心玻璃微球的材料和折射率分别为二氧化硅和1.45；所述二辛酯溶液的折射率为1.48，且混合液体完全充满所述的空心玻璃微球。

一种基于光热材料的可调谐激光装置的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：铜尖蘸取氢氟酸后靠近固定在单模光纤端面上的空心玻璃微球，直到在玻璃微球表面形成一个微孔；

步骤2：使用火焰加热拉伸技术将一段玻璃毛细微管的一端拉成锥形毛细微管，将其正常端与泵注射器连接，锥形端固定在三维位移台上，调整三维位移台，将锥形毛细微管从微孔伸入空心玻璃微球底部，所述的NaNdF₄/染料共同掺杂的二辛酯溶液通过控制泵注射器注入空心玻璃微球，制备出液体填充空心玻璃微球谐振腔；

步骤3：Nd:YAG脉冲激光器发出的泵浦光通过光学物镜聚焦后照射到液体填充空心玻璃微球表面，染料DCM受激产生的荧光在混合液体和玻璃壁的交界面处发生全内反射，形成回音壁模式激光；

步骤4：液体填充空心玻璃微球发出的信号光由光学物镜聚焦、滤去泵浦光后，经半透半反射镜分束，两束光分别传输到电荷耦合器件CCD和光谱分析仪；