本文關(guān)鍵詞：基于高品質(zhì)法布里—珀羅微腔的光微流激光產(chǎn)生及特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,新興的光微流激光技術(shù)已經(jīng)成為制作芯片式光子設(shè)備和化學(xué)生物傳感器的科技平臺。目前,已經(jīng)有多種光微流諧振腔應(yīng)用于微流控芯片技術(shù)中,包括法布里-珀羅(FP)微腔、分布式反饋光柵、光學(xué)環(huán)形諧振腔等。其中,FP微腔的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)、和微流體有很好的兼容性、可使用任何折射率的增益溶液,比其他類型的微腔更加靈活。同時,FP微腔可以使增益介質(zhì)與腔內(nèi)電磁場充分接觸,實(shí)現(xiàn)體激光出射,在單細(xì)胞激光出射及檢測等方面具有廣泛應(yīng)用。然而,目前基于FP微腔的光微流激光芯片主要有兩個缺點(diǎn)。首先,大部分FP微腔利用金屬鍍膜的腔鏡作為反射鏡,反射率較低(理論上最大的反射率約為95%),因此,該類型FP微腔的精細(xì)度和品質(zhì)因子(Q值)較低。第二,通常的FP微腔使用一對平面腔鏡形成諧振腔,該腔為介穩(wěn)腔,在腔與微流控芯片的封裝和集成過程中,容易造成傾斜損耗等,使得此腔的精細(xì)度和品質(zhì)因子進(jìn)一步降低。因此采用一般的FP微腔產(chǎn)生光微流激光時,往往具有較高的激光泵浦閾值。為解決以上問題,本項(xiàng)目圍繞高穩(wěn)定平凹型FP微腔及光微流激光芯片的制備,在低閾值光微流激光的產(chǎn)生等方面做了如下工作:1.采用CO_2激光微加工技術(shù)在熔融石英玻璃基底上制備出一系列微凹面型結(jié)構(gòu),并通過離子束濺射的方法在具有微凹面結(jié)構(gòu)和平面石英玻璃基底上鍍制了多層反射介質(zhì)膜,中心波長的反射率可大于99.9%。隨后采用此平面鏡和凹面鏡構(gòu)成穩(wěn)定的平凹型FP微腔,實(shí)驗(yàn)測量表明此穩(wěn)定腔的Q值可達(dá)到5.6×105,精細(xì)度可達(dá)到4×103,比現(xiàn)有的光微流激光FP腔高100多倍。2.利用微流封裝技術(shù)制備了基于FP微腔的光微流激光芯片,采用溶于無水乙醇的羅丹明6G染料作為增益介質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在平凹型FP微腔中可實(shí)現(xiàn)90 nJ/mm2的低激光泵浦閾值,比相同芯片中平面FP微腔的激光泵浦閾值低十倍多;同時,在該芯片上實(shí)現(xiàn)了多束光微流激光的出射,即光微流激光陣列產(chǎn)生。隨后,通過縮短腔長法,實(shí)現(xiàn)了單模光微流激光出射。3.通過改變增益染料的濃度,探測了在平凹型FP微腔中可以實(shí)現(xiàn)光微流激光的最低染料濃度。4.以上激光的泵浦方式為直接泵浦,同時研究了間接泵浦情況下光微流激光的產(chǎn)生,即熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)光微流激光的產(chǎn)生。在此泵浦方式下,在平凹型FP光微流激光腔中實(shí)現(xiàn)了0.48mJ/mm2的低激光泵浦閾值。同時,該泵浦形式也實(shí)現(xiàn)了對低濃度物質(zhì)的檢測。本工作將引起以光微流激光為基礎(chǔ)的低激光閾值和模體積的新穎光子器件及化學(xué)生物傳感器的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】：光微流激光 法布里-珀羅微腔 高品質(zhì)因子 低激光閾值 熒光共振能量轉(zhuǎn)移
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-13
• 1.2.1 微流控芯片的研究進(jìn)展11
• 1.2.2 光學(xué)微腔在微流控芯片上的應(yīng)用11-12
• 1.2.3 光學(xué)微腔在微流控芯片上的發(fā)展趨勢12-13
• 1.3 光微流芯片中微腔的分類13-14
• 1.3.1 光子晶體型微腔13
• 1.3.2 回音壁模式型光學(xué)微腔13
• 1.3.3 法布里-珀羅型光學(xué)微腔13-14
• 1.4 論文內(nèi)容安排14-16
• 第二章 法布里-珀羅型光學(xué)微腔的制備16-28
• 2.1 光微流芯片的基底選擇16-17
• 2.2 光微流芯片的加工17-21
• 2.2.1 光微流芯片的加工技術(shù)17-18
• 2.2.2 芯片上微凹型面的制作18-21
• 2.3 法布里-珀羅微腔的鍍膜21-25
• 2.3.1 高反射膜的分類21
• 2.3.2 周期性多層膜的反射率計(jì)算21-23
• 2.3.3 常見的鍍膜工藝23
• 2.3.4 鍍膜選擇23-25
• 2.4 光微流腔的組裝25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第三章 法布里-珀羅微腔的性能表征28-32
• 3.1 微腔精細(xì)度的表征28-29
• 3.2 微腔精細(xì)度分析29-31
• 3.3 本章小結(jié)31-32
• 第四章 基于法布里-珀羅微腔的光微流激光產(chǎn)生32-48
• 4.1 微腔低閾值表征32-43
• 4.1.1 光微流激光產(chǎn)生的光譜結(jié)果分析33-35
• 4.1.2 光微流激光產(chǎn)生的低閾值分析35-39
• 4.1.3 陣列激光的產(chǎn)生39-40
• 4.1.4 單模激光的產(chǎn)生40-43
• 4.2 不同溶液中光微流激光的表征43-46
• 4.2.1 羅丹明 6G無水乙醇溶液中的激光表征43-44
• 4.2.2 羅丹明 6G去離子水溶液中的激光表征44-45
• 4.2.3 產(chǎn)生激光的最低濃度45-46
• 4.3 本章小結(jié)46-48
• 第五章 基于法布里-珀羅微腔的光微流FRET激光產(chǎn)生48-58
• 5.1 理論分析48-50
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析50-54
• 5.2.1 第一類芯片實(shí)驗(yàn)結(jié)果50-52
• 5.2.2 第二類芯片實(shí)驗(yàn)結(jié)果52-54
• 5.3 對弱信號的檢測54-56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 工作總結(jié)58
• 6.2 工作展望58-60
• 附錄60-64
• 參考文獻(xiàn)64-72
• 致謝72-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄74

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