CN102882126B - 一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法 - Google Patents
一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102882126B CN102882126B CN201210394665.6A CN201210394665A CN102882126B CN 102882126 B CN102882126 B CN 102882126B CN 201210394665 A CN201210394665 A CN 201210394665A CN 102882126 B CN102882126 B CN 102882126B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- nano
- nano wire
- wavelength
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- KPHWPUGNDIVLNH-UHFFFAOYSA-M diclofenac sodium Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)CC1=CC=CC=C1NC1=C(Cl)C=CC=C1Cl KPHWPUGNDIVLNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 238000002789 length control Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 claims description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法。它是将激光入射到纳米线的一端，利用弯曲至折断的方法得到不同长度的半导体纳米线，在不改变入射激光位置的条件下可以在不同长度的纳米线另一端得到对应不同波长的出射激光，这样通过调节半导体纳米线的长度控制其出射激光中心波长。本发明通过调节纳米线的长度有效地控制输出的激光的波长，易于控制和调节，通过优化纳米线的直径，长度等来控制输出激光的特性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体、微光学元件、系统，尤其是涉及一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法。
背景技术
基于ZnO、CdS、CdSe等半导体纳米线的激光器近年来引起了研究者的广泛关注。波长可调谐激光器在光通信、环境监测、和光谱分析等领域都有重要的用处。目前用来实现波长可调谐激光器的方法主要是利用掺杂调节纳米线成分的控制从而得到可调谐能带的纳米结构。这种方法需要严格的成分比例控制，难以大规模实用化生产。另一种常用的方法是改变腔的形态以达到调谐的目的，但这种方法实现的调谐宽度受到了很大的限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于半导体纳米线的波长可调谐微激光方法。
基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法是：将激光入射到纳米线的一端，利用弯曲至折断的方法得到不同长度的半导体纳米线，在不改变入射激光位置的条件下可以在不同长度的纳米线另一端得到对应不同波长的出射激光，这样通过调节半导体纳米线的长度控制其出射激光中心波长。
它的具体步骤如下：
1)利用vapor-liquid-solid的方法生长CdSe半导体纳米线，通过控制温度为700～830摄氏度、气压460～510 mbar、通入气流速度180～220 ml/min、加热时间1～2小时得到特性良好的纳米线；
2）采用水平放置的玻璃管，在玻璃管的正中间放置原材料CdSe粉末，以使得粉末蒸发为蒸汽状态，玻璃管的端口处放置镀金的硅片，蒸发的CdSe蒸汽就在此处沉积为纳米线以及纳米带，纳米线直径均为200 nm～2 μm；
3）采用532 nm的激光装置在线的一端激发纳米线，得到的激光在另一端通过100倍放大率的物镜接收，连接传输到CCD和光谱仪，得到对应的即时光谱图像，同时，在光学显微镜下和通过CCD传输分别得到图像，利用加热融化拉伸的方法处理微纳光纤，得到圆锥形顶端的探针，在光学显微镜下，利用此探针操纵纳米线，将单根纳米线一端弯曲以达到折断变短的效果，这样得到的纳米线两端平整而形成谐振腔，在纳米线的一端收集到荧光和激光光谱，通过origin软件处理输出的光谱图像测得峰值、半高宽、各对应的波长，从而做出阈值曲线，分析荧光光谱中测得的数据得到PL性质和中心波长随纳米线长度变化的规律，随着纳米线长度从289 μm减小到8 μm，测得的对应的激光的峰值波长逐渐蓝移了40 nm，从而实现可调谐波长的微纳激光。
所述的532 nm的激光装置包括光谱仪、分光镜、过滤器、分色镜、物镜、衬底、纳米线、泵浦光、衰减器、CCD ；光谱仪、分光镜、过滤器、分色镜、物镜、衬底顺次放置，衬底上设有纳米线，在分光镜右侧设有CCD，分色镜右侧设有泵浦光、衰减器。
本发明通过调节纳米线的长度有效地控制输出的激光的波长，易于控制和调节，通过优化纳米线的直径，长度等来控制输出激光的特性。
附图说明
图1是本发明的所用CdSe纳米线的对应位置的EDS分析图像，可见是其成分仅为Cd和Se。
图2是光学测量装置的示意图,所述的532 nm的激光装置包括光谱仪1、分光镜2、过滤器3、分色镜4、物镜5、衬底6、纳米线7、泵浦光8、衰减器9、CCD 10。
图3(a)为相同激光光束和强度下，不同长度的纳米线对应的激光光谱；
图3(b)为纳米线长度与激光中心波长关系。
图4(a)为可调激光波长的纳米线的物理机制示意图；
图4(b)为可调激光波长的纳米线的激光阈值与纳米线长度的关系；
图4(c)为可调激光波长的纳米线的FSR与纳米线长度的关系；图4(d)为可调激光波长的纳米线的模式数量和长度的关系。
具体实施方式
基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法是：将激光入射到纳米线的一端，利用弯曲至折断的方法得到不同长度的半导体纳米线，在不改变入射激光位置的条件下可以在不同长度的纳米线另一端得到对应不同波长的出射激光，这样通过调节半导体纳米线的长度控制其出射激光中心波长。
基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法的具体步骤为：
1)利用vapor-liquid-solid的方法生长CdSe半导体纳米线，通过控制温度830摄氏度、气压480 mba、通入气流速度200 ml/min、加热时间1小时得到特性良好的纳米线，纳米线直径均为200 nm ～ 2 μm；
2）采用水平放置的玻璃管，在玻璃管的正中间放置原材料CdSe粉末，以使得粉末蒸发为蒸汽状态，玻璃管的端口处放置镀金的硅片，蒸发的CdSe蒸汽就在此处沉积为纳米线以及纳米带；
3）采用532 nm的激光装置在线的一端激发纳米线，得到的激光在另一端通过100倍放大率的物镜接收，连接传输到CCD和光谱仪，得到对应的即时光谱图像，同时，在光学显微镜下和通过CCD传输分别得到图像，利用加热融化拉伸的方法处理微纳光纤，得到圆锥形顶端的探针，在光学显微镜下，利用此探针操纵纳米线，将单根纳米线一端弯曲以达到折断变短的效果，这样得到的纳米线两端平整而形成谐振腔，在纳米线的一端收集到荧光和激光光谱，通过origin软件处理输出的光谱图像测得峰值、半高宽、各对应的波长，从而做出阈值曲线，分析荧光光谱中测得的数据得到PL性质和中心波长随纳米线长度变化的规律，随着纳米线长度从289 μm减小到8 μm，测得的对应的激光的峰值波长逐渐蓝移了40 nm，从而实现可调谐波长的微纳激光。
如图2所示，532 nm的激光装置包括光谱仪1、分光镜2、过滤器3、分色镜4、物镜5、衬底6、纳米线7、泵浦光8、衰减器9、CCD 10；光谱仪1、分光镜2、过滤器3、分色镜4、物镜5、衬底6顺次放置，衬底6上设有纳米线7，在分光镜2右侧设有CCD 10，分色镜4右侧设有泵浦光8、衰减器9。
Claims (2)
1.一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法，其特征在于：将激光入射到纳米线的一端，利用弯曲至折断的方法得到不同长度的半导体纳米线，在不改变入射激光位置的条件下可以在不同长度的纳米线另一端得到对应不同波长的出射激光，这样通过调节半导体纳米线的长度控制其出射激光中心波长；方法的具体步骤如下：
1)利用vapor-liquid-solid的方法生长CdSe半导体纳米线，通过控制温度为700～830摄氏度、气压460～510 mbar、通入气流速度180～220 ml/min、加热时间1～2小时得到特性良好的纳米线；
2）采用水平放置的玻璃管，在玻璃管的正中间放置原材料CdSe粉末，以使得粉末蒸发为蒸汽状态，玻璃管的端口处放置镀金的硅片，蒸发的CdSe蒸汽就在此处沉积为纳米线以及纳米带，纳米线直径均为200 nm～2 μm；
3）采用532 nm的激光装置在线的一端激发纳米线，得到的激光在另一端通过100倍放大率的物镜接收，连接传输到CCD和光谱仪，得到对应的即时光谱图像，同时，在光学显微镜下和通过CCD传输分别得到图像，利用加热融化拉伸的方法处理微纳光纤，得到圆锥形顶端的探针，在光学显微镜下，利用此探针操纵纳米线，将单根纳米线一端弯曲以达到折断变短的效果，这样得到的纳米线两端平整而形成谐振腔，在纳米线的一端收集到荧光和激光光谱，通过origin软件处理输出的光谱图像测得峰值、半高宽、各对应的波长，从而做出阈值曲线，分析荧光光谱中测得的数据得到PL性质和中心波长随纳米线长度变化的规律，随着纳米线长度从289 μm减小到8 μm，测得的对应的激光的峰值波长逐渐蓝移了40 nm，从而实现可调谐波长的微纳激光。
2.根据权利要求1所述的一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法，其特征在于：所述的532 nm的激光装置包括光谱仪（1）、分光镜（2）、过滤器（3）、分色镜（4）、物镜（5）、衬底（6）、纳米线（7）、泵浦光（8）、衰减器（9）、CCD （10）；光谱仪（1）、分光镜（2）、过滤器（3）、分色镜（4）、物镜（5）、衬底（6）顺次放置，衬底（6）上设有纳米线（7），在分光镜（2）右侧设有CCD （10），分色镜（4）右侧设有泵浦光（8）、衰减器（9）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210394665.6A CN102882126B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210394665.6A CN102882126B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102882126A CN102882126A (zh) | 2013-01-16 |
| CN102882126B true CN102882126B (zh) | 2014-06-25 |
Family
ID=47483354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210394665.6A Active CN102882126B (zh) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | 一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102882126B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105301753B (zh) * | 2014-06-24 | 2018-09-11 | 浙江大学 | 一种微纳照明下的多重散射超分辨显微方法与装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004153136A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
| CN101714742A (zh) * | 2009-11-19 | 2010-05-26 | 浙江大学 | 多波长半导体纳米线和微光纤复合结构微激光器 |
-
2012
- 2012-10-17 CN CN201210394665.6A patent/CN102882126B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102882126A (zh) | 2013-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6763971B2 (ja) | 光学距離センサを較正するためのシステム及び方法 | |
| CN106526751B (zh) | 一种基于微纳光纤的温控可调谐光纤滤波器及其制作方法 | |
| CN110734036B (zh) | 集成于纳米线的片上光谱仪及其探测器阵列的制备方法 | |
| CN100437174C (zh) | 金属棒支撑的微光纤环形光学谐振腔 | |
| CN106802186B (zh) | 基于声光调制激光波长跟随滤光的智能型窄带滤光系统 | |
| CN103091831A (zh) | 可调谐光学滤波器及应用 | |
| CN102882126B (zh) | 一种基于半导体纳米线的可调谐波长的微纳激光方法 | |
| CN109100310A (zh) | 一种超光谱探测微系统 | |
| CN101702046A (zh) | 金属纳米线与纳米光纤、光学纳米线耦合的复合导波结构 | |
| CN103682962A (zh) | 一种基于游标效应的可调谐微光纤激光器及其制备方法 | |
| CN110854673B (zh) | 基于片上集成波导与半导体纳米线的复合结构单纵模激光器 | |
| WO2016106809A1 (zh) | 一种带有稳定机制的高速微环光开关 | |
| CN109655974B (zh) | 一种可调谐大带宽纳米光纤带通滤波器 | |
| Ji et al. | Aligned plasmonic antenna and upconversion nanoparticles toward polarization-sensitive narrowband photodetection and imaging at 1550 nm | |
| CN103345021A (zh) | 一种半球型光学微谐振腔的制备方法 | |
| CN103235463B (zh) | 高稳定、大频率间隔、频率间隔可调光学频率梳 | |
| CN105068238A (zh) | 基于渐变折射率多模光纤的应力可调光纤光操控系统 | |
| CN106940298B (zh) | 一种集成型生物传感器及其制备方法 | |
| CN101453096A (zh) | 半导体纳米线和微光纤复合结构微激光器 | |
| CN103311788A (zh) | 一种瓶子型光学微谐振腔的制备方法 | |
| CN103529520B (zh) | 基于微流体调控的可调谐多路波分复用装置和复用方法 | |
| CN104121991A (zh) | 等离子体发射光谱二维空间分布的测量系统 | |
| CN103022896A (zh) | 一种微型复合结构激光器 | |
| CN105914253A (zh) | 偏振可控纳米光源及其显微系统、光子芯片系统 | |
| CN105977773A (zh) | 基于可调双波长反馈的高稳定性扫频光纤激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |