CN102882125B - 半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法。它是将端面平整的半导体纳米线置于衬底上，在显微镜下通过探针使半导体纳米线一端弯曲，脉冲激光器发出的泵浦脉冲激光通过分光镜进入物镜聚焦至纳米线另一端进行激发，激发产生的激光和泵浦脉冲激光经过物镜，通过滤波片滤掉泵浦脉冲激光，再通过分光镜，一部分到CCD中，另一部分到光谱仪中，得到纳米线弯曲端出射的激光的最大偏振方向与纳米线的弯曲角度成线性关系，从而通过改变纳米线弯曲角度即可实现输出激光偏振方向的连续线性可调。本发明结构简单，易于操作，输出稳定，重复性强，通过改变纳米线的弯曲角度即可对弯曲端的输出激光的偏振方向实现连续线性的调节。

Description

半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法
技术领域
本发明涉及一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法。
背景技术
作为微纳光学器件和集成电路的基本元件，半导体纳米线近年来引起了研究者的极大兴趣。由于半导体纳米线自身不仅可以作为增益介质，其两个反射率良好的端面也可以使之成为法布里—波罗谐振腔，因此，半导体纳米线是一个很出色的纳米激光器，而且高的表面积—体积比也让它容易通过微操作形成各种微结构。通常，半导体纳米线中支持的导波模式其偏振方向垂直于纳米线的轴线方向。而关于连续线性调节半导体纳米线输出激光的偏振方向的研究还没有相关报导。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法。
半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法是，采用半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调装置，它包括顺次放置的光谱仪、偏振片、分光镜、滤波片、分光镜、物镜和衬底；分光镜侧向设有CCD，分光镜侧向设有脉冲激光器，衬底侧向上方设有纳米光纤探针；它将端面平整的半导体纳米线置于衬底上，在显微镜下通过纳米光纤探针使半导体纳米线一端弯曲至与水平线成1～100度，脉冲激光器发出的泵浦脉冲激光通过分光镜进入50～100倍物镜聚焦至半导体纳米线另一端进行泵浦激发，激发所产生的激光由半导体纳米线弯曲端出射，激发半导体纳米线所产生的激光和泵浦脉冲激光经过物镜，通过滤波片滤掉泵浦脉冲激光后，再通过分光镜，其中，一部分到CCD中进行成像分析，另一部分到光谱仪中进行光谱分析，偏振片置于光谱仪前控制进入光谱仪中不同偏振角度的激光，分析得到半导体纳米线弯曲端出射的激光的最大偏振方向与半导体纳米线的弯曲角度成线性关系，从而可以通过改变半导体纳米线弯曲角度实现输出激光偏振方向的连续线性可调。
所述的半导体纳米线的材料为CdSe、ZnO、CdS、GaN、GaSb或ZnS半导体纳米线，半导体纳米线的直径为0.1-2μm，长度大于10μm，半导体纳米线的两个端面平整。所述泵浦脉冲激光的波长为310～532纳米。所述的衬底为氟化镁衬底、硅胶衬底或玻璃衬底。
本发明具有的有益效果是：本发明所使用的装置结构简单，易于操作，重复性强，具有较长的使用寿命，通过改变纳米线的弯曲角度即可对弯曲端的输出激光的偏振方向实现连续线性的调节，半导体纳米线韧性良好且不易变质失效；结果稳定可靠性高。
附图说明
图1是半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调装置结构示意图；
图2（a）是弯曲1度的情况下偏振强度极坐标图以及CdSe纳米线的暗场光学图；
图2（b）是弯曲90度的情况下偏振强度极坐标图以及CdSe纳米线的暗场光学图；
图3 是弯曲90度情况下的CdSe纳米线的扫描电镜照片，内置插图是弯曲端的端面放大图，比例尺为500nm。
图4是输出光的偏振方向与对应的纳米线弯曲角度的线性拟合图。
具体实施方式
如图1所示，半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法是，采用半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调装置，它包括顺次放置的光谱仪1、偏振片2、分光镜3、滤波片5、分光镜6、物镜8和衬底10；分光镜3侧向设有CCD 4，分光镜6侧向设有脉冲激光器7，衬底10侧向上方设有纳米光纤探针9；它将端面平整的半导体纳米线置于衬底10上，在显微镜下通过纳米光纤探针9使半导体纳米线一端弯曲至与水平线成1～100度，脉冲激光器7发出的泵浦脉冲激光通过分光镜6进入50～100倍物镜8聚焦至半导体纳米线另一端进行泵浦激发，激发所产生的激光由半导体纳米线弯曲端出射，激发半导体纳米线所产生的激光和泵浦脉冲激光经过物镜8，通过滤波片5滤掉泵浦脉冲激光后，再通过分光镜3，其中，一部分到CCD 4中进行成像分析，另一部分到光谱仪1中进行光谱分析，偏振片2置于光谱仪1前控制进入光谱仪中不同偏振角度的激光，分析得到半导体纳米线弯曲端出射的激光的最大偏振方向与半导体纳米线的弯曲角度成线性关系，从而可以通过改变半导体纳米线弯曲角度实现输出激光偏振方向的连续线性可调。
所述的半导体纳米线的材料为CdSe、ZnO、CdS、GaN、GaSb或ZnS半导体纳米线，半导体纳米线的直径为0.1-2μm，长度大于10μm，半导体纳米线的两个端面平整。所述泵浦脉冲激光的波长为310～532纳米。滤波片所过滤的波长与相应的泵浦脉冲激光的波长相同，所述的衬底10为氟化镁衬底、硅胶衬底或玻璃衬底。
实施例1
它将图3所示的直径0.26um、长度40um的CdSe纳米线置于氟化镁衬底10上，图3是该CdSe纳米线的扫描电镜图，由插图可见，端面的平整度较为理想。在显微镜下通过纳米光纤探针9使CdSe纳米线一端弯曲至与水平线成1度，532纳米脉冲激光器7发出的泵浦脉冲激光通过分光镜6进入50倍物镜8聚焦至CdSe纳米线另一端进行泵浦激发，激发所产生的激光由CdSe纳米线弯曲端出射，激发CdSe纳米线所产生的激光和532纳米泵浦脉冲激光经过物镜8，通过532纳米滤波片5滤掉532纳米泵浦脉冲激光后，再通过分光镜3，其中，一部分到CCD 4中进行成像分析，另一部分到光谱仪1中进行光谱分析，偏振片2置于光谱仪1前控制进入光谱仪中不同偏振角度的激光，分析得到CdSe纳米线弯曲端出射的激光的偏振强度极坐标图，如图2（a）所示，改变不同的弯曲角度得到最大偏振方向与CdSe纳米线的弯曲角度成线性关系，如图4所示，从而可以通过改变CdSe纳米线弯曲角度实现输出激光偏振方向的连续线性可调。
实施例2
它将端面平整的直径0.1um、长度10um的ZnO纳米线置于硅胶衬底10上，在显微镜下通过纳米光纤探针9使ZnO纳米线一端弯曲至与水平线成100度，310纳米脉冲激光器7发出的泵浦脉冲激光通过分光镜6进入100倍物镜8聚焦至ZnO纳米线另一端进行泵浦激发，激发所产生的激光由ZnO纳米线弯曲端出射，激发ZnO纳米线所产生的激光和310纳米泵浦脉冲激光经过物镜8，通过310纳米滤波片5滤掉310纳米泵浦脉冲激光后，再通过分光镜3，其中，一部分到CCD 4中进行成像分析，另一部分到光谱仪1中进行光谱分析，偏振片2置于光谱仪1前控制进入光谱仪中不同偏振角度的激光，分析得到ZnO纳米线弯曲端出射的激光的最大偏振方向与ZnO纳米线的弯曲角度成线性关系，从而可以通过改变ZnO纳米线弯曲角度实现输出激光偏振方向的连续线性可调。
实施例3
将端面平整的直径2um、长度60um的CdS纳米线置于玻璃衬底10上，在显微镜下通过纳米光纤探针9使CdS纳米线一端弯曲至与水平线成45度，325纳米脉冲激光器7发出的泵浦脉冲激光通过分光镜6进入80倍物镜8聚焦至CdS纳米线另一端进行泵浦激发，激发所产生的激光由CdS纳米线弯曲端出射，激发CdS纳米线所产生的激光和325纳米泵浦脉冲激光经过物镜8，通过325纳米滤波片5滤掉325纳米泵浦脉冲激光后，再通过分光镜3，其中，一部分到CCD 4中进行成像分析，另一部分到光谱仪1中进行光谱分析，偏振片2置于光谱仪1前控制进入光谱仪中不同偏振角度的激光，分析得到CdS纳米线弯曲端出射的激光的最大偏振方向与CdS纳米线的弯曲角度成线性关系，从而可以通过改变CdS纳米线弯曲角度实现输出激光偏振方向的连续线性可调。
实施例4
半导体纳米线为GaN，用波长325nm脉冲光激发，实施步骤与实施例1相同。
实施例5
半导体纳米线为GaSb，用波长532nm脉冲光激发，实施步骤与实施例1相同。
实施例6
半导体纳米线为ZnS，用波长310nm脉冲光激发，实施步骤与实施例1相同。

Claims (4)

1.一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法，采用半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调装置，它包括顺次放置的光谱仪（1）、偏振片（2）、第一分光镜（3）、滤波片（5）、第二分光镜（6）、物镜（8）和衬底（10）；第一分光镜（3）侧向设有CCD（4），第二分光镜（6）侧向设有脉冲激光器（7），衬底（10）侧向上方设有纳米光纤探针（9）；其特征在于：将端面平整的半导体纳米线置于衬底（10）上，在显微镜下通过纳米光纤探针（9）使半导体纳米线一端弯曲至与水平线成1～100度，脉冲激光器（7）发出的泵浦脉冲激光通过第二分光镜（6）进入50～100倍物镜（8）聚焦至半导体纳米线另一端进行泵浦激发，激发所产生的激光由半导体纳米线弯曲端出射，激发半导体纳米线所产生的激光和泵浦脉冲激光经过物镜（8），通过滤波片（5）滤掉泵浦脉冲激光后，再通过第一分光镜（3），其中，一部分到CCD（4）中进行成像分析，另一部分到光谱仪（1）中进行光谱分析，偏振片（2）置于光谱仪（1）前控制进入光谱仪中不同偏振角度的激光，分析得到半导体纳米线弯曲端出射的激光的最大偏振方向与半导体纳米线的弯曲角度成线性关系，从而可以通过改变半导体纳米线弯曲角度实现输出激光偏振方向的连续线性可调。
2.根据权利要求1所述的一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法，其特征在于：所述的半导体纳米线的材料为CdSe、ZnO、CdS、GaN、GaSb或ZnS半导体纳米线，半导体纳米线的直径为0.1-2μm，长度大于10μm，半导体纳米线的两个端面平整。
3.根据权利要求1所述的一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法，其特征在于：所述泵浦脉冲激光的波长为310～532纳米。
4.根据权利要求1所述的一种半导体纳米线输出激光偏振方向的连续线性可调方法，其特征在于：所述的衬底（10）为氟化镁衬底、硅胶衬底或玻璃衬底。
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