基于高品質(zhì)法布里-珀羅微腔的光微流激光產(chǎn)生及特性研究.pdf

1、近年來(lái)，新興的光微流激光技術(shù)已經(jīng)成為制作芯片式光子設(shè)備和化學(xué)生物傳感器的科技平臺(tái)。目前，已經(jīng)有多種光微流諧振腔應(yīng)用于微流控芯片技術(shù)中，包括法布里-珀羅（FP）微腔、分布式反饋光柵、光學(xué)環(huán)形諧振腔等。其中，F(xiàn)P微腔的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)、和微流體有很好的兼容性、可使用任何折射率的增益溶液，比其他類型的微腔更加靈活。同時(shí)，F(xiàn)P微腔可以使增益介質(zhì)與腔內(nèi)電磁場(chǎng)充分接觸，實(shí)現(xiàn)體激光出射，在單細(xì)胞激光出射及檢測(cè)等方面具有廣泛應(yīng)用。
　　然而，目前基

2、于FP微腔的光微流激光芯片主要有兩個(gè)缺點(diǎn)。首先，大部分FP微腔利用金屬鍍膜的腔鏡作為反射鏡，反射率較低（理論上最大的反射率約為95％），因此，該類型FP微腔的精細(xì)度和品質(zhì)因子（Q值）較低。第二，通常的FP微腔使用一對(duì)平面腔鏡形成諧振腔，該腔為介穩(wěn)腔，在腔與微流控芯片的封裝和集成過程中，容易造成傾斜損耗等，使得此腔的精細(xì)度和品質(zhì)因子進(jìn)一步降低。因此采用一般的FP微腔產(chǎn)生光微流激光時(shí)，往往具有較高的激光泵浦閾值。
　　為解決以上問題，

3、本項(xiàng)目圍繞高穩(wěn)定平凹型FP微腔及光微流激光芯片的制備，在低閾值光微流激光的產(chǎn)生等方面做了如下工作：
　　1.采用CO2激光微加工技術(shù)在熔融石英玻璃基底上制備出一系列微凹面型結(jié)構(gòu)，并通過離子束濺射的方法在具有微凹面結(jié)構(gòu)和平面石英玻璃基底上鍍制了多層反射介質(zhì)膜，中心波長(zhǎng)的反射率可大于99.9%。隨后采用此平面鏡和凹面鏡構(gòu)成穩(wěn)定的平凹型FP微腔，實(shí)驗(yàn)測(cè)量表明此穩(wěn)定腔的Q值可達(dá)到5.6×105，精細(xì)度可達(dá)到4×103，比現(xiàn)有的光微流激光F

4、P腔高100多倍。
　　2.利用微流封裝技術(shù)制備了基于FP微腔的光微流激光芯片，采用溶于無(wú)水乙醇的羅丹明6G染料作為增益介質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在平凹型FP微腔中可實(shí)現(xiàn)90 nJ/mm2的低激光泵浦閾值，比相同芯片中平面FP微腔的激光泵浦閾值低十倍多；同時(shí)，在該芯片上實(shí)現(xiàn)了多束光微流激光的出射，即光微流激光陣列產(chǎn)生。隨后，通過縮短腔長(zhǎng)法，實(shí)現(xiàn)了單模光微流激光出射。
　　3.通過改變?cè)鲆嫒玖系臐舛龋綔y(cè)了在平凹型FP微腔中可以實(shí)現(xiàn)光