基于微流控芯片的染料激光器

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微流控是一种能够精确操控、检测复杂流体的技术。光流控是将光学和微流控技术相结合形成的前沿交叉学科。本文主要阐述了两种微流控染料激光器,一种是基于法布里珀罗腔的光流体白光激光器,另一种是微流控染料随机激光器。近几年来波长范围覆盖整个可见光波段尤其是红、绿、蓝三种光波段的激光器被广泛应用于激光成像与显示、生物和化学传感等领域。此外,随着光流控技术的发展,制作小体积低功耗的集成光源也受到极大关注。我们采用软光刻和快速原型复制的方法制备PDMS芯片并在其中设计微腔,多模光纤的平整端面镀银再插入芯片通道内代替反射镜,从而形成法布里珀罗腔。三种染料分别对应着红绿蓝激光的输出,当它们的乙醇溶液同时注入芯片通道内并形成稳定层流时,在泵浦光的照射下可以得到由红绿蓝三种激光组成的白色激光。控制染料溶液的注入速度,可以改变溶液在芯片通道内的比例,最终得到可调谐的输出激光。随机激光的产生形式上并不依赖于传统的谐振腔。我们向配置好的染料溶液内添加纳米二氧化钛颗粒增强散射,再利用注射泵将混合溶液注入芯片通道内,即可制备基于微流控芯片的随机染料激光器,在泵浦光的照射下得到低阈值的随机激光。光流控激光器与传统激光器相比,具有灵活操控性、高集成度和可调谐的特点,是微流控系统新的发展方向,在生物、化学、医疗等领域拥有极广泛的应用前景。文章提出的两种激光器制备简单、体积小、阈值低,为进一步的实验探究做了良好的铺垫。
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