本實(shí)用新型涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種硅基包裹GaN納米線出射隨機(jī)激光的裝置。
背景技術(shù)：
隨機(jī)激光器是一種非傳統(tǒng)的激光器,它的反饋機(jī)制是以隨機(jī)散射為基礎(chǔ)的,這一點(diǎn)與傳統(tǒng)激光器借助反射鏡反射的反饋機(jī)制是完全不同的。這種獨(dú)特的反饋機(jī)制對于那些在工作譜區(qū)上缺少有效反射元件的激光器，如UV激光器、X射線激光器的制造是非常有用的,典型的就是美國西北大學(xué)的H.Cao研究組提出的強(qiáng)相干反饋的序ZnO粉末激光現(xiàn)象，該課題組率先觀察到了隨機(jī)激光模式之間的耦合，并由此獲得了隨機(jī)系統(tǒng)本征模之間相互作用。隨機(jī)激光器低廉的制造成本、特殊的工作波長、微小的尺寸、靈活的形狀和友好的襯底兼容性使得它們有可能在許多方面獲得應(yīng)用。如機(jī)器視覺，在搜尋和營救領(lǐng)域，涂在受困船只、飛行器和衛(wèi)星外表面上的激光器能為人們提供可靠的、低成本的辨識方法。在醫(yī)學(xué)上，隨機(jī)激光器在光動(dòng)力療法和腫瘤檢查上有潛在的應(yīng)用。
《自然·材料》在2015年刊載了“Solution-grown nanowires make the best lasers”一文，哥倫比亞大學(xué)的Xiaoyang Zhu合作團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種由單晶鉛鹵鈣鈦礦納米線制備的室溫下波長可調(diào)的激光器，這種激光器有很低的激光閾值和高的質(zhì)量系數(shù)。盡管如此，當(dāng)前隨機(jī)激光器的發(fā)展瓶頸依然是其高閾值、低集成性問題。
通過檢索和查新發(fā)現(xiàn)，目前對于隨機(jī)激光器研究大都集中在ZnO粒子諧振腔領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種硅基包裹GaN納米線出射隨機(jī)激光的裝置。這種裝置局域化特性強(qiáng)、增益閾值低、亞波長量級可集成，對于生物監(jiān)測、光通信領(lǐng)域都有廣泛潛在應(yīng)用。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：
一種硅基包裹GaN納米線出射隨機(jī)激光的裝置,包括順序疊接的底層硅基層、介電層和金屬層；
所述的硅基層為包裹GaN納米線的硅基層，硅基的硅為二氧化硅。
所述的介電層為MgF2介電層, MgF2介電層可以防止制作過程的金屬氧化，且能夠使光聚焦在納米線附近。
所述的金屬層材質(zhì)為Au,利用了Au傳輸損耗較小、制作技術(shù)成熟、成本較低的特點(diǎn)。
入射光從Au金屬層上表面以垂直角度入射到MgF2介電層，從而使電場集中在Au金屬層和硅基層上的GaN納米線之間。
所述的入射光波長為380nm,泵浦光波長為440nm的藍(lán)光。
泵浦光在硅基層側(cè)面以大于表面等離子產(chǎn)生共振的角度入射使得金屬表面產(chǎn)生的電子與光子共振形成表面等離共振，由于硅基層上的GaN納米線的增益和表面等離子的增強(qiáng)會(huì)提高粒子數(shù)反轉(zhuǎn)水平，進(jìn)而在硅基層上的GaN納米線兩端形成出射激光。
上述硅基包裹GaN納米線出射隨機(jī)激光的裝置制作過程如下：
1）首先通過火焰水解法制作二氧化硅硅基層， 通過激光光束在硅基層底部形成與生長后的GaN納米線直徑大小一致的圓柱；
2）將GaN納米線嵌入到硅基層，分別依次將MgF2介電層、金層沉積到GaN納米線的上表面。
所述的GaN納米線生長采用MOCVD技術(shù)，GaN納米線作為增益材料可以提供較寬范圍的帶隙，具有較好的與等離子結(jié)合的光學(xué)性質(zhì)。
這種裝置通過粒子間的隨機(jī)散射反饋機(jī)制、納米線和表面等離子共振的增強(qiáng)作用，實(shí)現(xiàn)了納米線端面的強(qiáng)激光隨機(jī)出射，這種裝置不僅對于缺少有效反射元件的激光器制造有用，而且能夠?yàn)槲⑿」庾踊芈?、光電子集成領(lǐng)域提供有效光源。
這種裝置局域化特性強(qiáng)、增益閾值低、亞波長量級可集成，對于生物監(jiān)測、光通信領(lǐng)域都有廣泛潛在應(yīng)用。
附圖說明
圖1為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.硅基層 2.GaN納米線 3.MgF2介電層 4.Au金屬層 5.入射光 6.泵浦光 7.出射激光。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型內(nèi)容作進(jìn)一步闡述，但不是對本實(shí)用新型限定。
實(shí)施例：
參照圖1，一種硅基包裹GaN納米線出射隨機(jī)激光的裝置,包括順序疊接的底層硅基層1、介電層3和金屬層4。
本實(shí)施例整個(gè)裝置的長寬均為600nm、500nm，底層硅基層1厚度為200nm、GaN納米線2直徑為80nm、MgF2介電層3厚度為50nm、Au金屬層4厚度為140nm。
所述的硅基層1為包裹GaN納米線2的硅基層, 硅基的硅為二氧化硅。
所述的介電層3為MgF2介電層, MgF2介電層可以防止制作過程的金屬氧化，且能夠使光聚焦在納米線附近。
所述的金屬層4材質(zhì)為Au, 利用了Au傳輸損耗較小、制作技術(shù)成熟、成本較低的特點(diǎn)。
入射光5從Au金屬層4上表面以垂直角度入射到MgF2介電層3，從而使電場集中在Au金屬層4和硅基層1上的GaN納米線2之間。
所述的入射光5波長為380nm,泵浦光6波長為440nm的藍(lán)光。
泵浦光6在硅基層1側(cè)面以大于表面等離子產(chǎn)生共振的角度入射使得金屬表面產(chǎn)生的電子與光子共振形成表面等離共振，由于硅基層1上的GaN納米線2的增益和表面等離子的增強(qiáng)會(huì)提高粒子數(shù)反轉(zhuǎn)水平，進(jìn)而在硅基層1上的GaN納米線2兩端形成出射激光7。
上述硅基包裹GaN納米線出射隨機(jī)激光的裝置制作過程如下：
1）首先通過火焰水解法制作二氧化硅硅基層1， 通過激光光束在硅基層1底部形成與生長后的GaN納米線2直徑大小一致的圓柱；
2）將GaN納米線2嵌入到硅基層1，分別依次將MgF2介電層3、金層4沉積到GaN納米線2的上表面。
所述的GaN納米線2生長采用MOCVD技術(shù)，GaN納米線2作為增益材料可以提供較寬范圍的帶隙，具有較好的與等離子結(jié)合的光學(xué)性質(zhì)。