專利名稱：一種基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體、微光學(xué)元件、系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法。
背景技術(shù)：
基于ZnO、CdS、CdSe等半導(dǎo)體納米線的激光器近年來引起了研究者的廣泛關(guān)注。波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器在光通信、環(huán)境監(jiān)測(cè)、和光譜分析等領(lǐng)域都有重要的用處。目前用來實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器的方法主要是利用摻雜調(diào)節(jié)納米線成分的控制從而得到可調(diào)諧能帶的納米結(jié)構(gòu)。這種方法需要嚴(yán)格的成分比例控制，難以大規(guī)模實(shí)用化生產(chǎn)。另 一種常用的方法是改變腔的形態(tài)以達(dá)到調(diào)諧的目的，但這種方法實(shí)現(xiàn)的調(diào)諧寬度受到了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于半導(dǎo)體納米線的波長(zhǎng)可調(diào)諧微激光方法。基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法是將激光入射到納米線的一端，利用彎曲至折斷的方法得到不同長(zhǎng)度的半導(dǎo)體納米線，在不改變?nèi)肷浼す馕恢玫臈l件下可以在不同長(zhǎng)度的納米線另一端得到對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的出射激光，這樣通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體納米線的長(zhǎng)度控制其出射激光中心波長(zhǎng)。它的具體步驟如下
1)利用vapor-liquid-solid的方法生長(zhǎng)CdSe半導(dǎo)體納米線,通過控制溫度為700 830攝氏度、氣壓460 510 mbar、通入氣流速度180 220 ml/min、加熱時(shí)間I 2小時(shí)得到特性良好的納米線；
2)采用水平放置的玻璃管，在玻璃管的正中間放置原材料CdSe粉末，以使得粉末蒸發(fā)為蒸汽狀態(tài)，玻璃管的端口處放置鍍金的硅片，蒸發(fā)的CdSe蒸汽就在此處沉積為納米線以及納米帶，納米線直徑均為200 nm 2 μ m ；
3)采用532nm的激光裝置在線的一端激發(fā)納米線，得到的激光在另一端通過100倍放大率的物鏡接收，連接傳輸?shù)紺CD和光譜儀，得到對(duì)應(yīng)的即時(shí)光譜圖像，同時(shí)，在光學(xué)顯微鏡下和通過CXD傳輸分別得到圖像，利用加熱融化拉伸的方法處理微納光纖，得到圓錐形頂端的探針，在光學(xué)顯微鏡下，利用此探針操縱納米線，將單根納米線一端彎曲以達(dá)到折斷變短的效果，這樣得到的納米線兩端平整而形成諧振腔，在納米線的一端收集到熒光和激光光譜，通過origin軟件處理輸出的光譜圖像測(cè)得峰值、半高寬、各對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，從而做出閾值曲線，分析熒光光譜中測(cè)得的數(shù)據(jù)得到PL性質(zhì)和中心波長(zhǎng)隨納米線長(zhǎng)度變化的規(guī)律，隨著納米線長(zhǎng)度從289 μπι減小到8 μ m，測(cè)得的對(duì)應(yīng)的激光的峰值波長(zhǎng)逐漸藍(lán)移了 40 nm,從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光。所述的532 nm的激光裝置包括光譜儀、分光鏡、過濾器、分色鏡、物鏡、襯底、納米線、泵浦光、衰減器、CCD ;光譜儀、分光鏡、過濾器、分色鏡、物鏡、襯底順次放置，襯底上設(shè)有納米線，在分光鏡右側(cè)設(shè)有CCD，分色鏡右側(cè)設(shè)有泵浦光、衰減器。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)納米線的長(zhǎng)度有效地控制輸出的激光的波長(zhǎng)，易于控制和調(diào)節(jié)，通過優(yōu)化納米線的直徑，長(zhǎng)度等來控制輸出激光的特性。


圖I是本發(fā)明的所用CdSe納米線的對(duì)應(yīng)位置的EDS分析圖像，可見是其成分僅為Cd 和 Se。圖2是光學(xué)測(cè)量裝置的示意圖，所述的532 nm的激光裝置包括光譜儀I、分光鏡
2、過濾器3、分色鏡4、物鏡5、襯底6、納米線7、泵浦光8、衰減器9、CXD 10。
圖3(a)為相同激光光束和強(qiáng)度下，不同長(zhǎng)度的納米線對(duì)應(yīng)的激光光譜；
圖3(b)為納米線長(zhǎng)度與激光中心波長(zhǎng)關(guān)系。圖4(a)為可調(diào)激光波長(zhǎng)的納米線的物理機(jī)制示意 圖4(b)為可調(diào)激光波長(zhǎng)的納米線的激光閾值與納米線長(zhǎng)度的關(guān)系；
圖4(c)為可調(diào)激光波長(zhǎng)的納米線的FSR與納米線長(zhǎng)度的關(guān)系；圖4(d)為可調(diào)激光波長(zhǎng)的納米線的模式數(shù)量和長(zhǎng)度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法是將激光入射到納米線的一端，利用彎曲至折斷的方法得到不同長(zhǎng)度的半導(dǎo)體納米線，在不改變?nèi)肷浼す馕恢玫臈l件下可以在不同長(zhǎng)度的納米線另一端得到對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的出射激光，這樣通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體納米線的長(zhǎng)度控制其出射激光中心波長(zhǎng)。基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法的具體步驟為
1)利用vapor-liquid-solid的方法生長(zhǎng)CdSe半導(dǎo)體納米線,通過控制溫度830攝氏度、氣壓480 mba、通入氣流速度200 ml/min、加熱時(shí)間I小時(shí)得到特性良好的納米線,納米線直徑均為200 nm 2 μ m ；
2)采用水平放置的玻璃管，在玻璃管的正中間放置原材料CdSe粉末，以使得粉末蒸發(fā)為蒸汽狀態(tài)，玻璃管的端口處放置鍍金的硅片，蒸發(fā)的CdSe蒸汽就在此處沉積為納米線以及納米帶；
3)采用532nm的激光裝置在線的一端激發(fā)納米線，得到的激光在另一端通過100倍放大率的物鏡接收，連接傳輸?shù)紺CD和光譜儀，得到對(duì)應(yīng)的即時(shí)光譜圖像，同時(shí)，在光學(xué)顯微鏡下和通過CXD傳輸分別得到圖像，利用加熱融化拉伸的方法處理微納光纖，得到圓錐形頂端的探針，在光學(xué)顯微鏡下，利用此探針操縱納米線，將單根納米線一端彎曲以達(dá)到折斷變短的效果，這樣得到的納米線兩端平整而形成諧振腔，在納米線的一端收集到熒光和激光光譜，通過origin軟件處理輸出的光譜圖像測(cè)得峰值、半高寬、各對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，從而做出閾值曲線，分析熒光光譜中測(cè)得的數(shù)據(jù)得到PL性質(zhì)和中心波長(zhǎng)隨納米線長(zhǎng)度變化的規(guī)律，隨著納米線長(zhǎng)度從289 μπι減小到8 μ m，測(cè)得的對(duì)應(yīng)的激光的峰值波長(zhǎng)逐漸藍(lán)移了 40 nm,從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光。如圖2所示，532 nm的激光裝置包括光譜儀I、分光鏡2、過濾器3、分色鏡4、物鏡5、襯底6、納米線7、泵浦光8、衰減器9、CXD 10 ;光譜儀I、分光鏡2、過濾器3、分色鏡4、物
鏡5、襯底6順次放置，襯底6上設(shè)有納米線7，在分光鏡2右側(cè)設(shè)有CCD 10,分色鏡4右側(cè)設(shè)有泵浦光8、衰減器9。
權(quán)利要求
1.一種基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法，其特征在于將激光入射到納米線的一端，利用彎曲至折斷的方法得到不同長(zhǎng)度的半導(dǎo)體納米線，在不改變?nèi)肷浼す馕恢玫臈l件下可以在不同長(zhǎng)度的納米線另一端得到對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的出射激光，這樣通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體納米線的長(zhǎng)度控制其出射激光中心波長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法，其特征在于它的步驟如下 1)利用vapor-liquid-solid的方法生長(zhǎng)CdSe半導(dǎo)體納米線,通過控制溫度為700 830攝氏度、氣壓460 510 mbar、通入氣流速度180 220 ml/min、加熱時(shí)間I 2小時(shí)得到特性良好的納米線； 2)采用水平放置的玻璃管，在玻璃管的正中間放置原材料CdSe粉末，以使得粉末蒸發(fā)為蒸汽狀態(tài)，玻璃管的端口處放置鍍金的硅片，蒸發(fā)的CdSe蒸汽就在此處沉積為納米線以及納米帶，納米線直徑均為200 nm 2 μ m ； 3)采用532nm的激光裝置在線的一端激發(fā)納米線，得到的激光在另一端通過100倍放大率的物鏡接收，連接傳輸?shù)紺CD和光譜儀，得到對(duì)應(yīng)的即時(shí)光譜圖像，同時(shí)，在光學(xué)顯微鏡下和通過C⑶傳輸分別得到圖像，利用加熱融化拉伸的方法處理微納光纖，得到圓錐形頂端的探針，在光學(xué)顯微鏡下，利用此探針操縱納米線，將單根納米線一端彎曲以達(dá)到折斷變短的效果，這樣得到的納米線兩端平整而形成諧振腔，在納米線的一端收集到熒光和激光光譜，通過origin軟件處理輸出的光譜圖像測(cè)得峰值、半高寬、各對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，從而做出閾值曲線，分析熒光光譜中測(cè)得的數(shù)據(jù)得到PL性質(zhì)和中心波長(zhǎng)隨納米線長(zhǎng)度變化的規(guī)律，隨著納米線長(zhǎng)度從289 μπι減小到8 μ m，測(cè)得的對(duì)應(yīng)的激光的峰值波長(zhǎng)逐漸藍(lán)移了 40 nm，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法，其特征在于所述的532 nm的激光裝置包括光譜儀(I)、分光鏡(2)、過濾器(3)、分色鏡(4)、物鏡(5)、襯底(6)、納米線(7)、泵浦光(8)、衰減器(9)、CCD (10);光譜儀(I)、分光鏡(2)、過濾器(3 )、分色鏡(4 )、物鏡(5 )、襯底(6 )順次放置，襯底(6 )上設(shè)有納米線(7 )，在分光鏡(2 )右側(cè)設(shè)有CXD (10 )，分色鏡(4 )右側(cè)設(shè)有泵浦光(8 )、衰減器(9 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于半導(dǎo)體納米線的可調(diào)諧波長(zhǎng)的微納激光方法。它是將激光入射到納米線的一端，利用彎曲至折斷的方法得到不同長(zhǎng)度的半導(dǎo)體納米線，在不改變?nèi)肷浼す馕恢玫臈l件下可以在不同長(zhǎng)度的納米線另一端得到對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的出射激光，這樣通過調(diào)節(jié)半導(dǎo)體納米線的長(zhǎng)度控制其出射激光中心波長(zhǎng)。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)納米線的長(zhǎng)度有效地控制輸出的激光的波長(zhǎng)，易于控制和調(diào)節(jié)，通過優(yōu)化納米線的直徑，長(zhǎng)度等來控制輸出激光的特性。
文檔編號(hào)H01S5/30GK102882126SQ20121039466
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者楊青, 李佳蓓, 孟超, 楊萌兮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)