一種光流體三色復合隨機激光器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及激光技術領域，尤其涉及一種光流體三色復合隨機激光器。
【背景技術】
[0002]近年來，隨機激光已經成為國際激光學界的熱門研究領域。隨機激光在產生機理及發光特性上與傳統激光器存在許多顯著的不同，隨機激光輻射源自激活無序介質，通過輻射光在介質中的多次散射提供光學反饋，從而獲得較大的增益，無需外加諧振腔。在各個方向都能觀察到隨機激光輻射，且觀察角度不同時，譜線結構和發射強度也會發生變化，發光特性在時間、空間、光譜上隨機波動。隨機激光由于其特殊的反饋機制而具有工作波長特定、制造方便、成本低廉等優點，并因其在文檔編碼、敵我鑒別、平板顯示、集成光學、遠程溫度傳感等領域的潛在應用而引起廣泛關注。
[0003]光流體是一種整合微流體的光學系統，光流體隨機激光是一種新興的光流體設備。目前，光流體隨機激光的發展主要分為兩大類，一類是通過構造染料注入的微流體通道結構產生隨機激光，這種設備的光學性質，如光學腔、光譜特性，可以用微流體系統控制。另一類是，利用微流體材料構造三明治結構，形成液態波導增益通道，產生隨機激光。光流體隨機激光具有較強的可重構性，同時染料溶液的流動性可以避免光漂白，引起了研究人員的特別注意。利用光流體芯片技術產生微型化隨機激光帶來了很多益處，如低成本、易組裝、可移植性、高度功能化等。其光學特性可以在微尺度操作，它在發展芯片實驗室(lab-on-a-chip)系統方面有潛在的應用，如芯片激光器、光學生物傳感器。
[0004]傳統的三色復合隨機激光大多是通過將激光染料與散射介質置于比色皿中，利用級聯栗浦效應，三色耦合出射的白色光是全方位出光，限制了它的應用；此外，在經受栗浦光長時間栗浦后容易引起激光染料漂白，量子效率降低，出射的隨機激光質量下降，且可重構性較差，不能長時間運作。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服現有技術中存在的不足，提供一種光流體三色復合隨機激光器，實現了紅、綠、藍三色復合單方向白光出射，具有可重構性強，隨機激光模式穩定，長時間運作的優點，同時由于染料溶液是動態流動的，促進了染料的再生，具有不易漂白的優點。
[0006]本發明采用的技術方案為:一種光流體三色復合隨機激光器，包括外置栗浦光路、微流體芯片和精密蠕動栗，所述微流體芯片是由基片和蓋片鍵合而成，所述基片內構造有微流體通道，微流體通道兩個端口構造有柱狀凹槽，凹槽與蓋片的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動栗通過空心不銹鋼圓柱、PTFE軟管與微流體通道相連接，形成流體回路，循環激光染料，所述微流體通道內循環混合三種激光染料、摻雜有散射粒子的母體溶液；所述外置栗浦光路發出的栗浦光照射到微流體芯片的微流體通道內部，所述微流體芯片出射光為紅綠藍三色復合的隨機激光。
[0007]作為優選，所述微流體芯片是采用模塑法構造。
[0008]作為優選，所述微流體通道橫向寬度和深度為30-120um，縱向長度為1.8_2cm，所述柱狀凹槽直徑為l_2mm。
[0009]作為優選，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]本發明具體的工作原理如下:銀納米粒子在入射光作用下產生了表面等離子共振，其導致的局域場增強使納米粒子表面附近的發光分子的激發速率得到增強；出射光同樣會在銀納米粒子表面產生等離子共振，發光分子偶極子會引起金屬顆粒極化，兩者耦合使發光分子輻射發射速率得到提高。其次，微通道內的銀納米粒子在隨機激光的產生過程中也起到增強多重散射的作用。再次，微米級的通道對傳播在其中的光有限制作用，增強了經過多重散射的光的放大增益，降低了隨機激光的閾值。用經過準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)出射藍光，香豆素6 (Coumarin 6)出射綠光，吡啶1 (Pyridine 1)出射紅光，紅綠藍三色復合后，出射光為復合的白色隨機激光。需要指出的是，在其他實施例中，可以出射紅、綠、藍三色復合隨機激光的染料，并不限于本發明專利中提到的激光染料。
[0012]有益效果:本發明光流體三色復合隨機激光器具有單方向出光，可重構性強，隨機激光模式穩定，長時間運作的優點，同時由于染料溶液是動態流動的，促進了染料的再生，具有不易漂白的優點。
[0013]現有技術中，三色復合隨機激光大多是將激光染料與散射介質置于比色皿中，利用級聯栗浦效應，三色耦合出射的白色光是多方向輻射；此外在經受栗浦光長時間栗浦后容易引起激光染料漂白，且可重構性較差，不能長時間運作。
[0014]在基于微通道結構的現有技術中，采用軟光刻技術，構造了分布反饋光柵結構，為激光的形成提供光學反饋，使用一種激光染料作為增益物質，但出射的是線寬極窄的單脈沖激光；本申請專利中采用模塑法構造了微通道結構，微通道內部循環混合三種激光染料、摻雜銀納米粒子的乙醇溶液，實現了三色(紅、綠、藍)復合為白色的單方向隨機激光出射；兩者的實現方法，技術原理及達到的技術效果是完全不同的。
[0015]本發明借助于單通道微流體芯片結構，利用精密蠕動栗，循環多種激光染料，避免了染料漂白，實現了三色(紅、綠、藍)復合為白色的單方向隨機激光出射，在平面光顯示系統及其他光電子系統中可作為集成光源使用；傳統的三色復合為白色光源系統中，需要用到紅、綠、藍三種光源，本發明將三種光源集成到一個器件上，可以大大提高器件的集成度。同時由于其輻射波帶范圍較寬，在需要激光寬線寬的領域具有很大的應用價值，如在密集型光波分復用系統，集成光電子學等。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的結構示意圖；
[0017]圖2是本發明微流體芯片示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
[0019]實施例1:如圖1和2所示，一種光流體三色復合隨機激光器，包括外置栗浦光路
1、微流體芯片3和精密蠕動栗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內構造有微流體通道9，微流體通道9兩個端口構造有柱狀凹槽11，凹槽11與蓋片10的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動栗4通過空心不銹鋼圓柱7、PTFE軟管5與微流體通道9相連接，形成流體回路，循環激光染料；所述外置栗浦光路1發出的栗浦光照射到微流體芯片3的微流體通道9內部，所述微流體芯片3的出射光2和出射光6為三色(紅、綠、藍)復合的隨機激光。
[0020]所述微流體芯片3是采用模塑法構造。所述微流體通道9橫向寬度和深度為80um，縱向長度在1.8cm-2cm之間，所述柱狀凹槽11直徑為1mm。所述微流體通道9內循環混合三種激光染料、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)出射藍光，香豆素6 (Coumarin 6)出射綠光，吡啶1 (Pyridine 1)出射紅光，紅綠藍三色復合后，出射光為復合的白色隨機激光。
[0021]實施例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)出射藍光，香?素 153 (Coumarin 153)出射綠光，嘆 170 (Oxazine 170)出射紅光，紅綠藍三色復合后，出射光為復合的白色隨機激光，其余部分同實施例1。
[0022]以上結合附圖對本發明的實施方式做出詳細說明，但本發明不局限于所描述的實施方式。對本領域的普通技術人員而言，在本發明的原理和技術思想的范圍內，對這些實施方式進行實施方式進行多種變化、修改、替換和變形仍落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種光流體三色復合隨機激光器，其特征在于:包括外置栗浦光路、微流體芯片和精密蠕動栗，所述微流體芯片是由基片和蓋片鍵合而成，所述基片內構造有微流體通道，微流體通道兩個端口構造有柱狀凹槽，凹槽與蓋片的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動栗通過空心不銹鋼圓柱、PTFE軟管與微流體通道相連接，形成流體回路，循環激光染料，所述微流體通道內循環混合三種激光染料、摻雜有散射粒子的母體溶液；所述外置栗浦光路發出的栗浦光照射到微流體芯片的微流體通道內部，所述微流體芯片出射光為紅綠藍三色復合的隨機激光。2.根據權利要求1所述的一種光流體三色復合隨機激光器，其特征在于:所述微流體芯片是米用模塑法構造。3.根據權利要求1所述的一種光流體三色復合隨機激光器，其特征在于:所述微流體通道橫向寬度和深度為30-120um，縱向長度為1.8-2cm，所述柱狀凹槽直徑為l_2mm。4.根據權利要求1所述的一種光流體三色復合隨機激光器，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.根據權利要求1所述的一種光流體三色復合隨機激光器，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】本發明公開了一種光流體三色復合隨機激光器，包括外置泵浦光路、微流體芯片和精密蠕動泵，所述微流體芯片是由基片和蓋片鍵合而成，所述基片內構造有微流體通道，微流體通道兩個端口構造有柱狀凹槽，凹槽與蓋片的外表面連通，為流體入口和出口，所述精密蠕動泵通過空心不銹鋼圓柱、PTFE軟管與微流體通道相連接，形成流體回路，循環激光染料；所述外置泵浦光路發出的泵浦光照射到微流體芯片的微流體通道內部，所述微流體芯片出射光為三色(紅、綠、藍)復合的隨機激光。本發明具有單方向出光，可重構性強，隨機激光模式穩定，長時間運作的優點，同時由于染料溶液是動態流動的，促進了染料的再生，具有不易漂白的優點。
【IPC分類】H01S3/16
【公開號】CN105305219
【申請號】CN201510649690
【發明人】葉莉華, 馮洋洋, 朱利, 楊惠敏, 崔一平
【申請人】東南大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月9日