一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨機(jī)激光已經(jīng)成為國(guó)際激光學(xué)界的熱門(mén)研究領(lǐng)域。隨機(jī)激光在產(chǎn)生機(jī)理及發(fā)光特性上與傳統(tǒng)激光器存在許多顯著的不同，隨機(jī)激光輻射源自激活無(wú)序介質(zhì)，通過(guò)輻射光在介質(zhì)中的多次散射提供光學(xué)反饋，從而獲得較大的增益，無(wú)需外加諧振腔。在各個(gè)方向都能觀察到隨機(jī)激光輻射，且觀察角度不同時(shí)，譜線結(jié)構(gòu)和發(fā)射強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化，發(fā)光特性在時(shí)間、空間、光譜上隨機(jī)波動(dòng)。隨機(jī)激光由于其特殊的反饋機(jī)制而具有工作波長(zhǎng)特定、制造方便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，并因其在文檔編碼、敵我鑒別、平板顯示、集成光學(xué)、遠(yuǎn)程溫度傳感等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而引起廣泛關(guān)注。
[0003]光流體是一種整合微流體的光學(xué)系統(tǒng)，光流體隨機(jī)激光是一種新興的光流體設(shè)備。目前，光流體隨機(jī)激光的發(fā)展主要分為兩大類，一類是通過(guò)構(gòu)造染料注入的微流體通道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生隨機(jī)激光，這種設(shè)備的光學(xué)性質(zhì)，如光學(xué)腔、光譜特性，可以用微流體系統(tǒng)控制。另一類是，利用微流體材料構(gòu)造三明治結(jié)構(gòu)，形成液態(tài)波導(dǎo)增益通道，產(chǎn)生隨機(jī)激光。光流體隨機(jī)激光具有較強(qiáng)的可重構(gòu)性，同時(shí)染料溶液的流動(dòng)性可以避免光漂白，引起了研究人員的特別注意。利用光流體芯片技術(shù)產(chǎn)生微型化隨機(jī)激光帶來(lái)了很多益處，如低成本、易組裝、可移植性、高度功能化等。其光學(xué)特性可以在微尺度操作，它在發(fā)展芯片實(shí)驗(yàn)室(lab-on-a-chip)系統(tǒng)方面有潛在的應(yīng)用，如芯片激光器、光學(xué)生物傳感器。
[0004]傳統(tǒng)的三色復(fù)合隨機(jī)激光大多是通過(guò)將激光染料與散射介質(zhì)置于比色皿中，利用級(jí)聯(lián)栗浦效應(yīng)，三色耦合出射的白色光是全方位出光，限制了它的應(yīng)用；此外，在經(jīng)受栗浦光長(zhǎng)時(shí)間栗浦后容易引起激光染料漂白，量子效率降低，出射的隨機(jī)激光質(zhì)量下降，且可重構(gòu)性較差，不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，實(shí)現(xiàn)了紅、綠、藍(lán)三色復(fù)合單方向白光出射，具有可重構(gòu)性強(qiáng)，隨機(jī)激光模式穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于染料溶液是動(dòng)態(tài)流動(dòng)的，促進(jìn)了染料的再生，具有不易漂白的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，包括外置栗浦光路、微流體芯片和精密蠕動(dòng)栗，所述微流體芯片是由基片和蓋片鍵合而成，所述基片內(nèi)構(gòu)造有微流體通道，微流體通道兩個(gè)端口構(gòu)造有柱狀凹槽，凹槽與蓋片的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動(dòng)栗通過(guò)空心不銹鋼圓柱、PTFE軟管與微流體通道相連接，形成流體回路，循環(huán)激光染料，所述微流體通道內(nèi)循環(huán)混合三種激光染料、摻雜有散射粒子的母體溶液；所述外置栗浦光路發(fā)出的栗浦光照射到微流體芯片的微流體通道內(nèi)部，所述微流體芯片出射光為紅綠藍(lán)三色復(fù)合的隨機(jī)激光。
[0007]作為優(yōu)選，所述微流體芯片是采用模塑法構(gòu)造。
[0008]作為優(yōu)選，所述微流體通道橫向?qū)挾群蜕疃葹?0-120um，縱向長(zhǎng)度為1.8_2cm，所述柱狀凹槽直徑為l_2mm。
[0009]作為優(yōu)選，所述三種激光染料配比分別為1.52-1.56mg/ml的香豆素440 (Coumarin 440)，0.65-0.69mg/ml 的香豆素 6 (Coumarin 6)，0.43-0.47mg/ml 白勺 R比啶1(Pyridine 1)。
[0010]作為優(yōu)選，所述三種激光染料配比分別為或者為1.65-1.69mg/ml的香豆素440 (Coumarin 440)，0.415-0.419mg/ml 的香?素 153 (Coumarin 153)，0.646-0.650mg/ml的嘆 170 (Oxazine 170)。
[0011]本發(fā)明具體的工作原理如下:銀納米粒子在入射光作用下產(chǎn)生了表面等離子共振，其導(dǎo)致的局域場(chǎng)增強(qiáng)使納米粒子表面附近的發(fā)光分子的激發(fā)速率得到增強(qiáng)；出射光同樣會(huì)在銀納米粒子表面產(chǎn)生等離子共振，發(fā)光分子偶極子會(huì)引起金屬顆粒極化，兩者耦合使發(fā)光分子輻射發(fā)射速率得到提高。其次，微通道內(nèi)的銀納米粒子在隨機(jī)激光的產(chǎn)生過(guò)程中也起到增強(qiáng)多重散射的作用。再次，微米級(jí)的通道對(duì)傳播在其中的光有限制作用，增強(qiáng)了經(jīng)過(guò)多重散射的光的放大增益，降低了隨機(jī)激光的閾值。用經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直整形輸出的條形脈沖光，栗浦微通道中的摻雜銀納米粒子的激光染料溶液，其中香豆素440 (Coumarin 440)出射藍(lán)光，香豆素6 (Coumarin 6)出射綠光，吡啶1 (Pyridine 1)出射紅光，紅綠藍(lán)三色復(fù)合后，出射光為復(fù)合的白色隨機(jī)激光。需要指出的是，在其他實(shí)施例中，可以出射紅、綠、藍(lán)三色復(fù)合隨機(jī)激光的染料，并不限于本發(fā)明專利中提到的激光染料。
[0012]有益效果:本發(fā)明光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器具有單方向出光，可重構(gòu)性強(qiáng)，隨機(jī)激光模式穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于染料溶液是動(dòng)態(tài)流動(dòng)的，促進(jìn)了染料的再生，具有不易漂白的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)中，三色復(fù)合隨機(jī)激光大多是將激光染料與散射介質(zhì)置于比色皿中，利用級(jí)聯(lián)栗浦效應(yīng)，三色耦合出射的白色光是多方向輻射；此外在經(jīng)受栗浦光長(zhǎng)時(shí)間栗浦后容易引起激光染料漂白，且可重構(gòu)性較差，不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作。
[0014]在基于微通道結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)中，采用軟光刻技術(shù)，構(gòu)造了分布反饋光柵結(jié)構(gòu)，為激光的形成提供光學(xué)反饋，使用一種激光染料作為增益物質(zhì)，但出射的是線寬極窄的單脈沖激光；本申請(qǐng)專利中采用模塑法構(gòu)造了微通道結(jié)構(gòu)，微通道內(nèi)部循環(huán)混合三種激光染料、摻雜銀納米粒子的乙醇溶液，實(shí)現(xiàn)了三色(紅、綠、藍(lán))復(fù)合為白色的單方向隨機(jī)激光出射；兩者的實(shí)現(xiàn)方法，技術(shù)原理及達(dá)到的技術(shù)效果是完全不同的。
[0015]本發(fā)明借助于單通道微流體芯片結(jié)構(gòu)，利用精密蠕動(dòng)栗，循環(huán)多種激光染料，避免了染料漂白，實(shí)現(xiàn)了三色(紅、綠、藍(lán))復(fù)合為白色的單方向隨機(jī)激光出射，在平面光顯示系統(tǒng)及其他光電子系統(tǒng)中可作為集成光源使用；傳統(tǒng)的三色復(fù)合為白色光源系統(tǒng)中，需要用到紅、綠、藍(lán)三種光源，本發(fā)明將三種光源集成到一個(gè)器件上，可以大大提高器件的集成度。同時(shí)由于其輻射波帶范圍較寬，在需要激光寬線寬的領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用價(jià)值，如在密集型光波分復(fù)用系統(tǒng)，集成光電子學(xué)等。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明微流體芯片示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1:如圖1和2所示，一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，包括外置栗浦光路
1、微流體芯片3和精密蠕動(dòng)栗4，所述微流體芯片3是由基片12和蓋片10鍵合而成，所述基片12內(nèi)構(gòu)造有微流體通道9，微流體通道9兩個(gè)端口構(gòu)造有柱狀凹槽11，凹槽11與蓋片10的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動(dòng)栗4通過(guò)空心不銹鋼圓柱7、PTFE軟管5與微流體通道9相連接，形成流體回路，循環(huán)激光染料；所述外置栗浦光路1發(fā)出的栗浦光照射到微流體芯片3的微流體通道9內(nèi)部，所述微流體芯片3的出射光2和出射光6為三色(紅、綠、藍(lán))復(fù)合的隨機(jī)激光。
[0020]所述微流體芯片3是采用模塑法構(gòu)造。所述微流體通道9橫向?qū)挾群蜕疃葹?0um，縱向長(zhǎng)度在1.8cm-2cm之間，所述柱狀凹槽11直徑為1mm。所述微流體通道9內(nèi)循環(huán)混合三種激光染料、摻雜銀納米粒子的乙醇溶液。所述三種激光染料配比分別為1.54mg/ml 的香?素 440 (Coumarin 440)，0.67mg/ml 的香?素 6 (Coumarin 6)，0.45mg/ml 的R比啶1 (Pyridine 1)，其中，香豆素440 (Coumarin 440)出射藍(lán)光，香豆素6 (Coumarin 6)出射綠光，吡啶1 (Pyridine 1)出射紅光，紅綠藍(lán)三色復(fù)合后，出射光為復(fù)合的白色隨機(jī)激光。
[0021]實(shí)施例2:所述三種激光染料分別為1.67mg/ml香豆素440(Coumarin 440)，
0.417mg/ml 香?素 153 (Coumarin 153)，0.648mg/ml 嘆 170 (Oxazine 170)，其中，香?素440 (Coumarin 440)出射藍(lán)光，香?素 153 (Coumarin 153)出射綠光，嘆 170 (Oxazine 170)出射紅光，紅綠藍(lán)三色復(fù)合后，出射光為復(fù)合的白色隨機(jī)激光，其余部分同實(shí)施例1。
[0022]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做出詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的原理和技術(shù)思想的范圍內(nèi)，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，其特征在于:包括外置栗浦光路、微流體芯片和精密蠕動(dòng)栗，所述微流體芯片是由基片和蓋片鍵合而成，所述基片內(nèi)構(gòu)造有微流體通道，微流體通道兩個(gè)端口構(gòu)造有柱狀凹槽，凹槽與蓋片的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動(dòng)栗通過(guò)空心不銹鋼圓柱、PTFE軟管與微流體通道相連接，形成流體回路，循環(huán)激光染料，所述微流體通道內(nèi)循環(huán)混合三種激光染料、摻雜有散射粒子的母體溶液；所述外置栗浦光路發(fā)出的栗浦光照射到微流體芯片的微流體通道內(nèi)部，所述微流體芯片出射光為紅綠藍(lán)三色復(fù)合的隨機(jī)激光。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，其特征在于:所述微流體芯片是米用模塑法構(gòu)造。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，其特征在于:所述微流體通道橫向?qū)挾群蜕疃葹?0-120um，縱向長(zhǎng)度為1.8-2cm，所述柱狀凹槽直徑為l_2mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，其特征在于:所述三種激光染料配比分別為1.52-1.56 mg/ml的香豆素440，0.65-0.69 mg/ml的香豆素6，.0.43-0.47mg/ml 的吡啶 1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，其特征在于:所述三種激光染料配比分別為1.65-1.69 mg/ml的香豆素440，0.415-0.419 mg / ml的香豆素153，.0.646-0.650 mg/ml 的嘆 170。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種光流體三色復(fù)合隨機(jī)激光器，包括外置泵浦光路、微流體芯片和精密蠕動(dòng)泵，所述微流體芯片是由基片和蓋片鍵合而成，所述基片內(nèi)構(gòu)造有微流體通道，微流體通道兩個(gè)端口構(gòu)造有柱狀凹槽，凹槽與蓋片的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動(dòng)泵通過(guò)空心不銹鋼圓柱、PTFE軟管與微流體通道相連接，形成流體回路，循環(huán)激光染料；所述外置泵浦光路發(fā)出的泵浦光照射到微流體芯片的微流體通道內(nèi)部，所述微流體芯片出射光為三色(紅、綠、藍(lán))復(fù)合的隨機(jī)激光。本發(fā)明具有單方向出光，可重構(gòu)性強(qiáng)，隨機(jī)激光模式穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于染料溶液是動(dòng)態(tài)流動(dòng)的，促進(jìn)了染料的再生，具有不易漂白的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01S3/16
【公開(kāi)號(hào)】CN105305219
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510649690
【發(fā)明人】葉莉華, 馮洋洋, 朱利, 楊惠敏, 崔一平
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月9日