一種基于相移型微納光纖光柵（mpsbg）的微納光纖激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微納光纖激光器的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于相移型微納光纖光柵(Microfiber Phase-Shifted Bragg Grating,MPSBG)的微納光纖激光器，對(duì)于微納光纖激光器的研制與應(yīng)用有著重要的意義和價(jià)值，將服務(wù)于未來(lái)各個(gè)領(lǐng)域特別是光電集成和傳感器等方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)下信息社會(huì)中，對(duì)于芯片間、芯片外數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨罅咳找嬖鲩L(zhǎng)，電互聯(lián)技術(shù)已經(jīng)難以滿足這種需求，而光作為信息載體有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，那么這就對(duì)于光電大規(guī)模集成有著更高的要求。激光光源作為集成器件的重要部分。因此迫切需要低閾值、低成本、小體積、可高度集成的微納光纖激光器。目前激光器閾值較高、體積較大，不適合光電高度集成化。與此同時(shí)，近年來(lái)，光學(xué)微諧振腔已經(jīng)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注，基于光學(xué)微諧振腔的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。而微納光纖相較于普通光纖具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，同時(shí)小巧輕便、柔韌性較好。由相移型微納光纖光柵(MPSBG)制備而成的光學(xué)微腔有很大的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而由此構(gòu)成的微納光纖激光器具有低閾值、成本低、易于制備、操作簡(jiǎn)單、可高度集成的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提出一種基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器，具有成本低、閾值低、體積小、操作簡(jiǎn)易和可高度集成等特性。本發(fā)明還提供了所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器的基本原理和工作方式。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器，包括一個(gè)栗浦光源、一個(gè)基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)、一個(gè)光譜分析儀。
[0006]所述栗浦光源發(fā)出波長(zhǎng)為600nm，脈沖寬度為150fs，重復(fù)頻率為1kHz的脈沖激光。
[0007]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)中的微納光纖是由普通單模光纖(其纖芯直徑為8.2 μ m，包層直徑為125 μ m，數(shù)值孔徑為0.12，截止波長(zhǎng)為1250nm)采用微加熱器拉制技術(shù)加熱拉伸而成，所拉制的微納光纖直徑為2 μ m，均勻區(qū)長(zhǎng)度為8mm。其兩端仍為普通單模光纖。
[0008]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)嵌在低折射率的UV固化聚合物(光波長(zhǎng)為1550nm時(shí)，折射率為1.373)中，以固定該基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)，提高器件穩(wěn)定性，并減小光的損耗。
[0009]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)外部沉積了一層50nm厚的金薄膜層，用以防止在聚焦離子束刻蝕過(guò)程中的電子積累，在聚焦離子束系統(tǒng)刻蝕完成后移除。
[0010]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)是利用聚焦離子束系統(tǒng)在微納光纖上刻蝕空氣孔而形成周期性光柵結(jié)構(gòu)。光柵結(jié)構(gòu)空氣孔尺寸為156.2nmX718.7nm，光柵周期為467nm，左、右兩端各20個(gè)周期，中央為687.5nmX718.7nm的光學(xué)微腔。
[0011]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)中央的光學(xué)微腔中填充了基于鈣鈦礦型納米晶體的復(fù)合(有機(jī)-無(wú)機(jī))半導(dǎo)體晶體材料CH3NH3PbI3，作為基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器的增益介質(zhì)。
[0012]另外，本發(fā)明提供一種基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器，按照以下工作方法實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)為788nm激光的輸出:
[0013]相移型微納光纖光柵(MPSBG)中光纖材料的折射率為1.45，空氣的折射率為1，折射率調(diào)制高達(dá)0.45。因此，只需在微納光纖上刻蝕幾十個(gè)周期空氣孔形成周期性光柵結(jié)構(gòu)，即可形成高反射率的光纖光柵。選擇左、右各20個(gè)周期的光纖光柵結(jié)構(gòu)，其中光柵周期為467nm，光柵結(jié)構(gòu)空氣孔尺寸為156.2nmX718.7nm，中央為687.5nmX718.7nm的光學(xué)微腔，相移型微納光纖光柵(MPSBG)就形成了一個(gè)反射率很高的微納光纖光柵結(jié)構(gòu)，并能夠?qū)⒐饧s束在此光學(xué)微腔內(nèi)。
[0014]當(dāng)栗浦光源發(fā)出波長(zhǎng)為600nm，脈沖寬度為150fs，重復(fù)頻率為1kHz的脈沖激光，通過(guò)普通單模光纖傳輸，經(jīng)由微納光纖光柵結(jié)構(gòu)，到達(dá)由相移型微納光纖光柵(MPSBG)構(gòu)成的光學(xué)微腔中。利用相移型微納光纖光柵(MPSBG)對(duì)于光的強(qiáng)約束和反射作用。光在此光學(xué)微腔中不斷反射，與填充其中的增益介質(zhì)一一基于鈣鈦礦型納米晶體的復(fù)合(有機(jī)-無(wú)機(jī))半導(dǎo)體晶體材料CH3NH3PbI3相互作用后，經(jīng)由普通單模光纖輸出激光，最后接入光譜分析儀檢測(cè)到波長(zhǎng)為788nm激光。
[0015]本發(fā)明的原理:本發(fā)明利用由相移型微納光纖光柵(MPSBG)構(gòu)成的光學(xué)微腔對(duì)光的強(qiáng)約束和反射作用，作為微納光纖激光器的諧振腔。并在該光學(xué)微腔中填充相應(yīng)的基于I丐鈦礦型納米晶體的復(fù)合(有機(jī)-無(wú)機(jī))半導(dǎo)體晶體(hybrid(organic-1norganic)semiconducting crystals based on perovskite nanocrystals)材料 CH3NH3PbI3f^為增益介質(zhì)。栗浦光通過(guò)普通單模光纖經(jīng)由微納光纖光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)入光學(xué)微腔中，輸入光在此光學(xué)微腔中發(fā)生反射，與增益介質(zhì)一一基于鈣鈦礦型納米晶體的復(fù)合(有機(jī)-無(wú)機(jī))半導(dǎo)體晶體材料CH3NH3PbI#g互作用后輸出波長(zhǎng)為788nm激光。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017](1)、本發(fā)明利用由相移型微納光纖光柵(MPSBG)構(gòu)成的光學(xué)微腔對(duì)于光的強(qiáng)約束和反射作用，從而使得微納光纖激光器體積極小，可有效解決光電集成中激光光源需高度集成的問(wèn)題；
[0018](2)、本發(fā)明利用微納光纖作為構(gòu)成微納光纖激光器的基本結(jié)構(gòu)，使得激光器體積小，成本低，操作簡(jiǎn)單，且對(duì)操作環(huán)境沒(méi)有嚴(yán)格要求；
[0019](3)、本發(fā)明利用在光學(xué)微腔中填充相應(yīng)的基于鈣鈦礦型納米晶體的復(fù)合(有機(jī)-無(wú)機(jī))半導(dǎo)體晶體材料形成激光，若采用鈣鈦礦型溴化物和碘化物的混合物或鈣鈦礦型氯化物和碘化物的混合物，可實(shí)現(xiàn)390nm至790nm的可調(diào)諧激光輸出。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的相移型微納光纖光柵(MPSBG)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]附圖標(biāo)記列示如下:1_栗浦光源，2-普通單模光纖，3-UV聚合物層，4-基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)，5-利用聚焦離子束在微納光纖上刻蝕空氣孔形成的周期性光柵結(jié)構(gòu)，6-光學(xué)微腔，7-普通單模光纖，8-光譜分析儀。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0024]如圖1所示，一種基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的微納光纖激光器，包括栗浦光源1、基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)4和光譜分析儀8。所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)4包括利用聚焦離子束在微納光纖上刻蝕空氣孔形成的周期性光柵結(jié)構(gòu)5，光學(xué)微腔6，普通單模光纖2和7 ;
[0025]所述栗浦光源1發(fā)出波長(zhǎng)為600nm，脈沖寬度為150fs，重復(fù)頻率為1kHz的脈沖激光。
[0026]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)4中微納光纖是由普通單模光纖(其纖芯直徑為8.2 μ m，包層直徑為125 μ m，數(shù)值孔徑為0.12，截止波長(zhǎng)為1250nm)采用微加熱器拉制技術(shù)加熱拉伸而成，所拉制的微納光纖直徑為2 μ m，均勻區(qū)長(zhǎng)度為8_。其左、右兩端分別為普通單模光纖2和7。
[0027]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)4嵌在低折射率的UV固化聚合物3中。
[0028]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)4沉積了一層50nm厚的金薄膜層，并在聚焦離子束系統(tǒng)刻蝕完成后移除。
[0029]所述基于相移型微納光纖光柵(MPSBG)的結(jié)構(gòu)4是利用聚焦離子束系統(tǒng)在微納光纖上刻蝕空氣孔形成周