專利名稱：基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微光學(xué)元件、系統(tǒng)、光通訊和光子集成電路，尤其涉及一種基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器。
背景技術(shù)：
基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器是一種新型激光器，在科研、工業(yè)、 環(huán)境等方面有廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用潛力和發(fā)展前景。隨著半導(dǎo)體納米線制備工藝的改進(jìn)，高品質(zhì)的半導(dǎo)體納米線已經(jīng)可以制備出來，并已被用于制作微納光子學(xué)器件。如單根納米線光學(xué)諧振腔和單根納米線多縱模激光器已經(jīng)被證明。目前國(guó)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的納米線激光器主要有單根納米線多縱模激光器、單根納米線環(huán)形腔激光器、單根納米線布拉格光柵式激光器。然而現(xiàn)有的這些半導(dǎo)體納米線激光器通常只能在多縱模模式下運(yùn)行，諧振腔腔結(jié)構(gòu)較為固定，難以在激光器結(jié)構(gòu)中引入有效的選模機(jī)制，并且產(chǎn)生的激光波長(zhǎng)通常是不可調(diào)諧的，而單縱模、可調(diào)諧特性對(duì)于半導(dǎo)體納米線激光器的實(shí)際應(yīng)用卻又是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器及制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器，它包括一根納米線，所述納米線的一端形成一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)，另一端形成另一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。一種上述基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器的制備方法，包括以下步驟
(1)首先通過化學(xué)氣相沉積方法制備出直徑50-1000nm的高品質(zhì)的半導(dǎo)體納米線；
(2)在顯微鏡下利用兩根光纖探針對(duì)生長(zhǎng)基片上的納米線進(jìn)行切斷和轉(zhuǎn)移等微納操作，將納米線放置在低折射率襯底上；
(3)在顯微鏡下，利用兩根光纖探針對(duì)放置在低折射率襯底上的納米線進(jìn)行切割，使其沿晶面方向斷裂；
(4)用光纖探針進(jìn)行微納操作，將納米線的一端彎折，使其通過范德瓦爾斯力和靜電力貼附于納米線自身，形成一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)；
(5)最后，再將納米線的另一端彎折并貼附于納米線自身，形成另一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明的單根半導(dǎo)體納米線激光器具有單縱模、可調(diào)諧、小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)、制備簡(jiǎn)便、易于集成等特點(diǎn)。目前已獲得波長(zhǎng) 740.5 nm的單模激光輸出，以及2. 4 nm的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是直徑200 nm的Cdk納米線在其一端做成環(huán)形結(jié)構(gòu)收集到的激光光譜，泵浦光波長(zhǎng)為532 nm ；
圖3是直徑200 nm的Cdk納米線在兩端做成環(huán)形結(jié)構(gòu)收集到的激光光譜，泵浦光波長(zhǎng)為532 nm ；
圖4是通過調(diào)節(jié)環(huán)形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)單模激光的波長(zhǎng)調(diào)諧圖。
具體實(shí)施例方式當(dāng)單根納米線中存在多個(gè)諧振腔時(shí)，多個(gè)腔體可以通過游標(biāo)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)選模。在外界激光的泵浦下，只有同時(shí)滿足所有腔的諧振條件的模式才能在納米線內(nèi)諧振放大，從納米線的端頭出射。通過調(diào)節(jié)耦合區(qū)和環(huán)形反射鏡的幾何尺寸可以實(shí)現(xiàn)單模輸出以及出射波長(zhǎng)的調(diào)諧。如圖1所示，本發(fā)明基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器包括一根納米線，納米線的一端形成一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)，另一端形成另一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器的制備過程如下
1、首先通過化學(xué)氣相沉積方法制備出直徑50-1000 nm的高品質(zhì)的半導(dǎo)體納米線。2、在顯微鏡下利用兩根光纖探針對(duì)生長(zhǎng)基片上的納米線進(jìn)行切斷和轉(zhuǎn)移等微納操作，將納米線放置在低折射率襯底上。3、在顯微鏡下，利用兩根光纖探針對(duì)放置在低折射率襯底上的納米線進(jìn)行切割， 使其沿晶面方向斷裂。4、用光纖探針進(jìn)行微納操作，將納米線的一端彎折，使其通過范德瓦爾斯力和靜電力貼附于納米線自身，形成一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。5、再將納米線的另一端彎折并貼附于納米線自身，形成另一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過對(duì)單根半導(dǎo)體納米線進(jìn)行微納操作將端頭貼附于線上，從而在兩端形成環(huán)形反射鏡結(jié)構(gòu)，通過復(fù)合腔體的游標(biāo)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)模式選擇，形成波長(zhǎng)可調(diào)諧的單縱模半導(dǎo)體納米線激光器；本發(fā)明具有小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)、制備簡(jiǎn)便、易于集成等特點(diǎn)。目前已獲得波長(zhǎng)740. 5 nm的單模激光輸出，以及2. 4 nm的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。實(shí)施例1
使用化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)出直徑200 nm的CcKe納米線，在光學(xué)顯微鏡下用光纖探針將其切斷并轉(zhuǎn)移到MgF2襯底上。再利用光纖探針對(duì)放置在MgF2襯底上的CcKe進(jìn)行切割， 截取75 ym長(zhǎng)的一段。然后用光纖探針對(duì)納米線的一端進(jìn)行微納操作，將其折回，端頭貼在納米線的自身，形成周長(zhǎng)約34 ym的環(huán)形反射鏡結(jié)構(gòu)。在波長(zhǎng)532 nm的脈沖光激發(fā)下， 信號(hào)光由一物鏡收集到光譜儀中。附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2是在一端做成環(huán)形反射鏡的激光光譜，從圖中可見，相對(duì)于插圖中沒有做成環(huán)形反射鏡結(jié)構(gòu)的單根線激光器的激光光譜，做成一個(gè)環(huán)形反射鏡后激光器的諧振腔可以起到很好的選模作用，選模后獲得了波長(zhǎng)735. 4 nm的激光主峰。對(duì)已經(jīng)存在一個(gè)環(huán)形反射鏡的單根納米線繼續(xù)做微納操作，把另一端折回，端頭貼附于納米線的自身，形成周長(zhǎng)37 ym的環(huán)形反射鏡結(jié)構(gòu)。圖3是兩端均有環(huán)形反射鏡的激光光譜，從圖中可見，相對(duì)于單個(gè)環(huán)形反射鏡的形式，雙環(huán)形反射鏡激光器的邊模抑制由原先的8. 6提高到13. 5，光譜質(zhì)量得到很好的提升。
改變其中一個(gè)環(huán)形反射鏡的周長(zhǎng)和耦合區(qū)長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)的調(diào)諧。圖4是對(duì)雙環(huán)形反射鏡的其中一個(gè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變環(huán)形反射鏡和耦合區(qū)域的幾何尺寸，實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)由 738. 1 nm-740. 5 nm 的調(diào)諧。上述具體實(shí)施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器，其特征在于，它包括一根納米線，所述納米線的一端形成一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)，另一端形成另一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。
2.—種權(quán)利要求1所述基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)首先通過化學(xué)氣相沉積方法制備出直徑50-1000nm的高品質(zhì)的半導(dǎo)體納米線；(2)在顯微鏡下利用兩根光纖探針對(duì)生長(zhǎng)基片上的納米線進(jìn)行切斷和轉(zhuǎn)移等微納操作，將納米線放置在低折射率襯底上；(3)在顯微鏡下，利用兩根光纖探針對(duì)放置在低折射率襯底上的納米線進(jìn)行切割，使其沿晶面方向斷裂；(4)用光纖探針進(jìn)行微納操作，將納米線的一端彎折，使其通過范德瓦爾斯力和靜電力貼附于納米線自身，形成一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)；最后，再將納米線的另一端彎折并貼附于納米線自身，形成另一個(gè)環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單根半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧單縱模激光器及制備方法，本發(fā)明通過對(duì)單根半導(dǎo)體納米線進(jìn)行微納操作將端頭貼附于線上，從而在兩端形成環(huán)形反射鏡結(jié)構(gòu)，通過復(fù)合腔體的游標(biāo)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)模式選擇，形成波長(zhǎng)可調(diào)諧的單縱模半導(dǎo)體納米線激光器；本發(fā)明具有小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)、制備簡(jiǎn)便、易于集成等特點(diǎn)。目前已獲得波長(zhǎng)740.5nm的單模激光輸出，以及2.4nm的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍。
文檔編號(hào)H01S5/10GK102157902SQ20111003760
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月14日
發(fā)明者孟超, 王攀, 童利民, 肖堯 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)