CN108233166B - 基于不同周期pdms褶皱的可调随机激光芯片及制备方法 - Google Patents

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    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
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Abstract

本发明基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片及制备方法，属于随机激光芯片技术领域；所要解决的技术问题是提供了制备方法简单，制备周期短的可调随机激光芯片及制备方法；技术方案为：可调随机激光芯片包括第一PDMS片、增益介质和第二PDMS片，增益介质在第一PDMS和第二PDMS之间，第一PDMS片与增益介质的接触的表面具有多种不同周期的褶皱结构；其制备方法为：将第一PDMS片进行拉伸，在第一PDMS片的不同区域进行不同时间的等离子体处理，将其释放后表面就形成具有不同周期的褶皱，依次将增益介质和第二PDMS放在第一PDMS片上；本发明可应用随机激光领域。

Description

基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片及制备方法
技术领域
本发明基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片及制备方法，属于随机激光芯片技术领域。
背景技术
随机激光自从有机掺胶体溶液荧光实验中发现后，便引起了人们广泛的关注。传统的激光器包括增益介质和共振腔，共振腔通常由几块反射镜组成，能够产生相干反馈。然而随机激光器没有共振腔，其产生不需要共振腔，反馈来自两种可能的机制：一种是光束被随机介质与空气的界面部分反射回介质内部构成反馈；另一种是光束在随机介质内形成闭合回路，起到类似于环形腔的反馈作用。近年来，随机激光的产生及其应用已经成为研究的热点。随机激光器因无需外加共振腔，具有稳定性好，成本低廉的优点，在光电子器件，平板显示和生物传感等方面具有很好的应用前景。
在产生随机激光的方法中，利用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)褶皱是一种比较简单有效的方法。现有的单周期PDMS褶皱随机激光芯片利用氧等离子体对PDMS表面进行处理产生褶皱，在褶皱PDMS和平面PDMS之间加入增益介质，然后在外界泵浦光的作用下就可以产生随机激光。其中，褶皱的周期对激光的波长和阈值等性能有着重要的影响。因此可以通过改变褶皱的周期来改变激光的性能，制备一种可调随机激光芯片。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，提供了基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片及制备方法，本芯片具有方便快捷调谐波长的特点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片，其特征在于：包括第一PDMS片、增益介质和第二PDMS片，增益介质在第一PDMS片和第二PDMS片之间，第一PDMS片与增益介质的接触的表面具有多种不同周期的褶皱结构，沿褶皱脊线的一个方向褶皱结构的周期逐步增大，当泵浦激光激发在不同周期的褶皱时，能够产生不同波长的激光。
进一步，所述第一PDMS片的为长方体结构。
进一步，所述褶皱呈直线状。
进一步，所述第二PDMS片为长方体结构，所述第二PDMS片具有光滑表面。
进一步，所述增益介质使用的材料为罗丹明6G乙二醇溶液。
基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：取第一PDMS片，将其在x方向上进行拉伸；
步骤S2：将第一PDMS片利用保护层将第一PDMS片的沿y方向覆盖一部分，保护层的长度小于第一PDMS片的沿y方向的长度，然后进行等离子体处理；
步骤S3：将该保护层去除，然后将第一PDMS片利用保护层将第一PDMS片沿y方向，从步骤S2中的覆盖起点进行覆盖，覆盖长度小于上一次的覆盖长度，然后进行等离子体处理，重复步骤S3中的上述步骤，直到无保护层时进行步骤S4；
步骤S4：将第一PDMS片在x方向上拉伸进行释放，得到具有多个周期褶皱的第一PDMS片；
步骤S5：依次将增益介质和第二PDMS片放在具有多个周期褶皱的的第一PDMS片，由此得到基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片。
进一步，所述步骤S1中的拉伸的伸长量为第一PDMS长度的10%到60%。
进一步，所述的等离子体处理是用氧或空气进行等离子体处理，所述等离子体处理的时间是10s到30min。
进一步，所述的保护层使用的材料为胶带。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1.本发明的芯片具有不同周期的褶皱，当泵浦激光激发在不同周期的位置时，能够产生不同波长的激光；
2.本发明的制备方法只需要改变不同的等离子体处理时间就可以形成具有不同周期的褶皱；
3.本发明的制备方法能够根据需要在同一PDMS片上制备具有更多种周期的褶皱，只需要增加保护层个数和等离子体处理的次数，制备方法简单，制备周期短。
附图说明
图1是本发明实施例中步骤a的制备工序示意图。
图2是本发明实施例中步骤b的制备工序示意图。
图3是本发明实施例中步骤c的制备工序示意图。
图4是本发明实施例中步骤d的制备工序示意图。
图5是本发明实施例中步骤e的制备工序示意图。
图6是本发明实施例中步骤f完成后制备的第一PDMS片的示意图。
图7是本发明实施例中步骤g中的可调随机激光芯片的示意图。
图中，1-第一PDMS片，2-第一保护层，3-第二保护层，4-第三保护层，5-增益介质，6-第二PDMS片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例做进一步的说明。
实施例
如图6、图7所示，本发明基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片：包括第一PDMS片1、增益介质5和第二PDMS片6，增益介质5在第一PDMS和第二PDMS之间，第一PDMS片1与增益介质5的接触的表面具有四个周期的褶皱结构。沿褶皱脊线的一个方向褶皱结构的周期逐步增大。第一PDMS片1为长方体结构。褶皱呈直线状。第二PDMS片6也为长方体结构，第二PDMS片6具有光滑表面，其表面没有任何图形结构。
第一PDMS片1的长度x方向为3 cm，宽度y方向为4 cm，高度z方向为1.5 mm。第二PDMS片6的长度x方向为3 cm，宽度y方向为4 cm，高度z方向为1.5 mm。增益介质5选用罗丹明6G乙二醇溶液，厚度为1mm。
基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片的制备方法，具体步骤如下：
a.如图1所示，取第一PDMS片1，将其在x方向上进行拉伸，伸长量为30%，；
b.如图2所示，将第一PDMS片1利用第一保护层2将第一PDMS片长度的一部分沿y方向的四分之三覆盖，然后进行等离子体处理，；
c.如图3所示，将第一保护层2去除，然后将第一PDMS片1利用第二保护层3将第一PDMS片1沿y方向的二分之一覆盖，然后进行等离子体处理；
d.如图4所示，将第二保护层3去除，然后将第一PDMS片1利用第三保护层4将第一PDMS片1沿y方向的四分之一覆盖，然后进行等离子体处理；
e.如图5所示，将第三保护层4去除，然后将第一PDMS片1进行等离子体处理；
f.如图6所示，将第一PDMS片在x方向上拉伸进行释放, 由此得到具有不同周期褶皱的第一PDMS片1；
g.如图7所示，依次将增益介质5和第二PDMS片6放在具有不同周期褶皱的第一PDMS片上，由此得到基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片。
上述步骤中，等离子体处理是用氧等离子体处理1 min，保护层的材料为胶带。
当泵浦激光激发在本随机激光芯片上的不同周期的褶皱时，能够产生不同波长的激光。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (9)

1.一种基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片，其特征在于：包括第一PDMS片（1）、增益介质（5）和第二PDMS片（6），增益介质（5）在第一PDMS片（1）和第二PDMS片（6）之间，第一PDMS片（1）与增益介质（5）的接触的表面具有多种不同周期的褶皱结构，沿褶皱脊线的一个方向褶皱结构的周期逐步增大，当泵浦激光激发在不同周期的褶皱时，能够产生不同波长的激光。
2.根据权利要求1所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片，其特征在于：所述第一PDMS片（1）为长方体结构。
3.根据权利要求1或2所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片，其特征在于：所述褶皱呈直线状。
4.根据权利要求1所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片，其特征在于：所述第二PDMS片（6）为长方体结构，所述第二PDMS片（6）具有光滑表面。
5.根据权利要求1所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片，其特征在于：所述增益介质（5）使用的材料为罗丹明6G乙二醇溶液。
6.一种基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：取第一PDMS片，将其在x方向上进行拉伸；
步骤S2：将第一PDMS片利用保护层将第一PDMS片的沿y方向覆盖一部分，保护层的长度小于第一PDMS片的沿y方向的长度，然后进行等离子体处理；
步骤S3：将该保护层去除，然后将第一PDMS片利用保护层将第一PDMS片沿y方向，从步骤S2中的覆盖起点进行覆盖，覆盖长度小于上一次的覆盖长度，然后进行等离子体处理，重复步骤S3中的上述步骤，直到无保护层时进行步骤S4；
步骤S4：将第一PDMS片在x方向上拉伸进行释放，得到具有多个周期褶皱的第一PDMS片；
步骤S5：依次将增益介质和第二PDMS片放在具有多个周期褶皱的的第一PDMS片，由此得到基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片。
7.根据权利要求6所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的拉伸的伸长量为第一PDMS片x方向长度的10%到60%。
8.根据权利要求7所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片制备方法，其特征在于：所述的等离子体处理是用氧或空气进行等离子体处理，所述等离子体处理的时间是10 s到30 min。
9.根据权利要求7所述的基于不同周期PDMS褶皱的可调随机激光芯片制备方法，其特征在于，所述的保护层使用的材料为胶带。
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