基于微流控芯片的染料激光器

论文摘要

微流控是一种能够精确操控、检测复杂流体的技术。光流控是将光学和微流控技术相结合形成的前沿交叉学科。本文主要阐述了两种微流控染料激光器,一种是基于法布里珀罗腔的光流体白光激光器,另一种是微流控染料随机激光器。近几年来波长范围覆盖整个可见光波段尤其是红、绿、蓝三种光波段的激光器被广泛应用于激光成像与显示、生物和化学传感等领域。此外,随着光流控技术的发展,制作小体积低功耗的集成光源也受到极大关注。我们采用软光刻和快速原型复制的方法制备PDMS芯片并在其中设计微腔,多模光纤的平整端面镀银再插入芯片通道内代替反射镜,从而形成法布里珀罗腔。三种染料分别对应着红绿蓝激光的输出,当它们的乙醇溶液同时注入芯片通道内并形成稳定层流时,在泵浦光的照射下可以得到由红绿蓝三种激光组成的白色激光。控制染料溶液的注入速度,可以改变溶液在芯片通道内的比例,最终得到可调谐的输出激光。随机激光的产生形式上并不依赖于传统的谐振腔。我们向配置好的染料溶液内添加纳米二氧化钛颗粒增强散射,再利用注射泵将混合溶液注入芯片通道内,即可制备基于微流控芯片的随机染料激光器,在泵浦光的照射下得到低阈值的随机激光。光流控激光器与传统激光器相比,具有灵活操控性、高集成度和可调谐的特点,是微流控系统新的发展方向,在生物、化学、医疗等领域拥有极广泛的应用前景。文章提出的两种激光器制备简单、体积小、阈值低,为进一步的实验探究做了良好的铺垫。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 微流控芯片技术的发展历程
•   1.2 微流控光学
•   1.3 微流控芯片系统中的集成光源
•     1.3.1 法布里珀罗激光器
•     1.3.2 回音壁式激光器
•     1.3.3 分布式反馈激光器
•     1.3.4 光子晶体激光器
•   1.4 本文主要内容与章节安排
•   参考文献
• 第二章 基于法布里珀罗腔的光流体白光染料激光器
•   2.1 引言
•   2.2 芯片与微腔的制备
•     2.2.1 芯片的制备
•     2.2.2 法布里珀罗腔的制备
•   2.3 染料的选取以及层流的控制
•     2.3.1 染料的选取
•     2.3.2 层流的控制
•   2.4 光流体白光激光器实验
•     2.4.1 荧光实验
•     2.4.2 激光实验
•   2.5 光流体白光激光器结果与讨论
•   2.6 本章小节
•   参考文献
• 第三章 基于微流控芯片的随机激光器
•   3.1 随机激光器的发展史
•     3.1.1 随机激光自由程参量
•     3.1.2 非相干反馈随机激光器
•     3.1.3 相干反馈随机激光器
•   3.2 光流体随机激光器
•   3.3 基于微流控芯片的随机激光器
•     3.3.1 表面增强拉曼散射
•     3.3.2 随机激光器的制备
•     3.3.3 实验结果分析与讨论
•   3.4 本章小节
•   参考文献
• 第四章 总结与展望
•   4.1 论文工作总结
•   4.2 今后工作展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孔玥

导师: 陈险峰

关键词: 微流控,光流体,芯片,染料溶液,层流,可调谐性,白光激光器,随机激光器

来源: 上海交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

单位: 上海交通大学

分类号: TN492;TN248

DOI: 10.27307/d.cnki.gsjtu.2019.002796

总页数: 58

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