[发明专利]一种缺陷椭圆微盘及基于该缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器

说明书

本发明属于微腔激光器技术领域，涉及一种缺陷椭圆微盘及基于该缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器。一种缺陷椭圆微盘，由两个及以上椭圆微盘相互交叉组合而成，所述两个及以上椭圆微盘的长轴重合且相等，短轴各不相等，在所述椭圆微盘的长轴和其一侧边缘的交点上具有一个缺口。本发明所述的缺陷椭圆微盘及激光器，能够同时在可见光波段实现多种波长的单向共轴出射，出射轴与各微盘的长轴共线，远场发散角只有4°，最高的出射效率达到93%。本发明具有结构简单紧凑易于制备，器件体积更小、节省空间、易于阵列化等优点，可广泛应用于生物医学及环境检测等领域。

技术领域

本发明属于微腔激光器技术领域，涉及一种缺陷椭圆微盘及基于该缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器。

背景技术

回音壁模式微腔激光器具有体积小、阈值低、功耗低等优点，在光子集成电路和片上光互连光源等应用中颇具优势。在过去的二十年中，将回音壁模式微腔激光器作为多波长激光器，在波分复用系统、光信号处理以及生物医学研究等领域的应用引起了研究人员的广泛关注。

传统的多波长回音壁模式微腔激光器是将多个回音壁模式微腔径向耦合或切向耦合到一根波导上，然后用电泵浦实现多波长输出激光器。然而，这种方法不仅需要精确控制微腔与波导之间的距离，而且它们之间的耦合损耗还会造成不同波长下的激光输出峰值不同。最近，有人提出用杂化胶质量子点与无机纳米材料复合制备一种基于回音壁模式微泡的多波长激光器。但是，要制备均匀分散的量子点无机复合材料是非常困难的，制备过程中极易造成量子点聚集，从而产生很高的光散射和损耗，而且这种结构受限于半球形的液滴，难以控制微腔的形状并实现批量生产。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种缺陷椭圆微盘及基于缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器，利用多个周长阶梯变化的缺陷椭圆微盘交叉组合，实现多波长等间距、互不干扰地输出，并且利用交联聚合物的高硬度、高玻璃转移温度以及对酸和碱溶液出色的耐腐蚀性等优点，克服了传统硅材料的不足，在生物医学及环境检测等领域有广泛的应用前景。

本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种缺陷椭圆微盘，由两个及以上椭圆微盘相互交叉组合而成，所述两个及以上椭圆微盘的长轴重合且相等，短轴各不相等，在所述椭圆微盘的长轴和其一侧边缘的交点上具有一个缺口。

作为本发明的一种优选方式，所述椭圆微盘的形状为标准椭圆，短半轴和长半轴之比为0.799～0.829。

进一步优选的，所述的相互交叉的椭圆微盘中任意相邻椭圆微盘之间的夹角相等。

进一步优选的，所述缺口的形状为半个标准椭球形，所述缺口的赤道半径分别为0.3μm和0.25μm，极半径为0.25μm，所述缺口的极半径与交叉椭圆微盘的边缘相切，切点位于椭圆微盘的长轴与椭圆微盘的边缘交点处。

进一步优选地，所述缺口的长轴与椭圆微盘的长轴共线，出射光的出射轴与各椭圆微盘的长轴共线。

进一步优选的，所述相互交叉的椭圆微盘的高度均相等，所述缺口的极半径为所述椭圆微盘高度的1/2。

进一步优选的，所述的椭圆微盘是利用掺杂了染料的交联聚合物材料制备而成。

进一步优选的，所述的交联聚合物材料为IP-Dip树脂。

本发明还提供一种基于所述缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器。

本发明所述的缺陷椭圆微盘及基于该缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器，与现有技术相比，有益效果为：

(1)由于交联聚合物材料具有优良的物理和化学特性，包括高硬度、高玻璃转移温度以及对酸和碱溶液出色的耐腐蚀性等优点，因此本发明提供的激光器可广泛应用于生物医学及环境检测等领域。

(2)本发明所述的基于缺陷椭圆微盘的多波长输出激光器，具有结构简单紧凑易于制备，器件体积更小、节省空间、易于阵列化等优点。