论文部分内容阅读
光微流激光作为光微流控器件的一个重要分支,在集成化相干光源及激光信号的生物化学检测等方面有着广泛的应用。荧光共振能量转移（FRET,Fluorescence Resonance energy transfer）,是距离很近的两个荧光分子间产生的一种能量转移现象。FRET光微流激光是通过将产生FRET的荧光物质作为增益介质放入法布里-珀罗（FP,Fabry-Perot）微腔中形成的。将光微流激光和FRET相结合具有重要的研究意义,包括敏感的生物化学分析和新型光子器件,如片上相干光源和生物可调激光器。本文首先研究了FP微腔中基于激光三能级系统的FRET光微流激光速率方程,深入分析了FRET光微流激光产生的理论特性。通过模拟仿真不同供体和受体染料浓度下FRET激光出射曲线,掌握激光出射阈值条件,为光微流激光实验提供一定的理论依据。随后从实验上研究了FP微腔中FRET光微流激光的产生,主要分为以下几个方面:1、实验上采用CO2激光加工和镀膜的方法,同时结合光微流控技术,制备高品质因子的FP光学微腔芯片。2、采用有机染料作为FRET光微流激光产生的增益介质,即将溶于液体的有机染料香豆素6（Coumarin6,Cou6）、罗丹明6G（R6G）两种混合物作为增益介质,实现了FP微腔中单个FRET光微流激光的产生。3、采用溶于液体的有机染料香豆素6（Coumarin6,Cou6）、罗丹明6G（R6G）、LDS 751三种混合物作为增益介质,实现了低阈值的级联FRET光微流激光的产生。实验中采用430 nm（对应有机染料Cou6的最大吸收峰）脉冲光作为泵浦光,利用Cou6（供体）和R6G（受体）之间的共振能量转移、R6G（供体）和LDS 751（受体）之间的共振能量转移,即两级共振能量转移过程,实现了对应有机染料LDS 751发射峰的近红外光微流激光的产生。利用三种荧光染料的级联共振能量转移（FRET）过程,可极大地降低光微流激光产生的阈值,提高激光产生过程中的转换效率。同时可在单一泵浦源的情况下,把激光发射波长向长波长扩展。最后,探索了FP微腔中利用量子点和有机染料结合作为增益介质的光微流激光产生。