一種基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，包括以下步驟：將該塊狀的硫系玻璃研磨成粉末，并利用細(xì)孔篩對(duì)粉末進(jìn)行篩?。挥梅勰┢「邷厝廴诶鋮s法制成玻璃圓球微腔；將一根光纖錐靠近玻璃圓球微腔表面，利用光纖錐表面的倏逝波激發(fā)微腔中的增益介質(zhì)以產(chǎn)生激光。該硫系玻璃圓球微腔激光器的制造方法，不僅制備簡(jiǎn)便，易于操作，而且制作出來(lái)的圓球微腔激光器具有微型化、閾值低、耦合效率高、易集成等特性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光器的制造方法，特別是涉及一種圓球微腔激光器的制作方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 微結(jié)構(gòu)激光器是一種非常重要的光學(xué)器件，在光信息處理、光學(xué)集成電路以及化 學(xué)、生物傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。隨著光纖制備工藝的發(fā)展和改進(jìn)，制備低損耗 光纖錐的工藝技術(shù)已經(jīng)成熟，低損耗光纖錐已經(jīng)能夠成功制備出來(lái)。光在光纖中傳播時(shí)在 光纖表面存在著振幅隨光纖徑向增大而呈指數(shù)衰減的倏逝波，光在微米級(jí)光纖中傳播時(shí)倏 逝波會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。利用光纖錐的倏逝波與微結(jié)構(gòu)光學(xué)器件的倏逝波相重疊而進(jìn)行的耦合 已經(jīng)被證明是最為有效的耦合方式。現(xiàn)今常規(guī)的石英玻璃基質(zhì)的微球諧振腔、微盤(pán)諧振腔 和微環(huán)芯諧振腔都已經(jīng)制備成功，且通過(guò)粉末漂浮高溫熔融法制備玻璃微球諧振腔的方法 在磷酸鹽玻璃中已經(jīng)取得成功，但硫系玻璃基質(zhì)微結(jié)構(gòu)激光器在此之前還未成功制得。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制作 方法。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于硫系玻璃的圓球微腔激 光器的制造方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0005] 1)將塊狀的硫系玻璃研磨成粉末，并利用細(xì)孔篩對(duì)粉末進(jìn)行篩取；
[0006] 2)用粉末漂浮高溫熔融冷卻法制成玻璃圓球微腔；
[0007] 3)將一根光纖錐靠近玻璃圓球微腔表面，利用光纖錐表面的倏逝波激發(fā)微腔中的 增益介質(zhì)以產(chǎn)生激光。
[0008] 優(yōu)選地，上述步驟1)中，先后用孔徑為0. 088mm和0. 063mm兩種規(guī)格的細(xì)孔篩對(duì) 粉末進(jìn)行篩取，得到直徑在〇. 〇63mm-〇. 088mm之間的粉末。
[0009] 優(yōu)選地，其中步驟2)的具體步驟為：將稀土摻雜的硫系玻璃的粉末引入到處于 高溫和惰性氣體氛圍的石英玻璃管中，粉末在高溫下熔融為液滴并由表面張力作用成為球 體，在重力作用下，液滴下落并冷卻成玻璃圓球微腔。
[0010] 優(yōu)選地，步驟3)中的光纖錐可由以下方法制成：利用高溫加熱拉伸法將直徑為 125um的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（2)拉制成錐腰直徑為1 μ m?2 μ m的光纖錐。
[0011] 優(yōu)選地，所述玻璃圓球微腔的直徑為50 μ m?200 μ m。
[0012] 優(yōu)選地，所述摻雜的稀土雜質(zhì)為釹離子。
[0013] 優(yōu)選地，所述塊狀硫系玻璃可用高溫熔融淬冷法制備。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該硫系玻璃圓球微腔激光器，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 制備簡(jiǎn)便，而且具有微型化、閾值低、耦合效率高、易集成等特性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的圓球微腔激光器的原理示意圖。
[0016] 圖2為該激光器輸出的單模激光的光譜圖。
[0017] 圖3為該激光器輸出的多模激光的光譜圖。
[0018] 圖4為該激光器的輸出激光隨輸入泵浦功率變化的關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020] 本發(fā)明的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器，首先需要用高溫熔融淬冷法制備塊狀 的摻稀土雜質(zhì)的硫系玻璃，當(dāng)然也可利用其它方法制備摻稀土雜質(zhì)的硫系玻璃，然后將塊 狀的硫系玻璃通過(guò)研缽研磨成粉末，再用細(xì)孔篩對(duì)粉末進(jìn)行篩取，然后用粉末漂浮高溫熔 融冷卻法制成玻璃圓球微腔，將一根光纖錐靠近微腔表面，利用光纖錐表面的倏逝波激發(fā) 微腔中的增益介質(zhì)以產(chǎn)生激光，即生成基于硫系玻璃的圓球微腔激光器。
[0021] 具體地過(guò)程如下：利用高溫熔融淬冷法制備塊狀硫系玻璃，并且其中摻入稀土雜 質(zhì)，例如可摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%的釹離子。將制備好的塊狀硫系玻璃敲碎，并且放入研缽 中研磨成粉末，然后先后用孔徑為〇. 〇88mm和0. 063mm兩種規(guī)格的細(xì)孔篩篩選，得到直徑在 0. 063mm-0. 088mm之間的粉末，可以根據(jù)需要制造的圓球微腔的大小，來(lái)選擇需要的粉末的 大小尺寸。利用粉末漂浮高溫熔融冷卻法制成玻璃圓球微腔，即將稀土摻雜的硫系玻璃粉 末引入到處于高溫和惰性氣體氛圍的石英玻璃管中，粉末在高溫下熔融為液滴并由表面張 力作用成為球體，在重力作用下，液滴下落并冷卻成圓球微腔。利用高溫加熱拉伸法將直徑 為125 μ m的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖2拉制成錐腰直徑為1. 7 μ m的光纖錐。將圓球微腔1粘附在拉 細(xì)后的光纖錐的一端，再將光纖放于高精度三維調(diào)節(jié)臺(tái)上，精確控制位置，慢慢將兩者靠近 并使兩者剛好接觸。此時(shí)，從光纖的一端輸入連續(xù)泵浦光，例如，輸入波長(zhǎng)為808nm的連續(xù) 泵浦光，光纖錐的倏逝波可以部分激發(fā)圓球微腔內(nèi)的倏逝場(chǎng)，輸入的連續(xù)泵浦光可以進(jìn)入 到圓球微腔中，從而激發(fā)稀土離子產(chǎn)生熒光，通過(guò)不斷增加泵浦功率，當(dāng)稀土離子的增益大 于腔內(nèi)損耗時(shí)，就會(huì)有激光輸出。圖2、圖3分別是該激光器得到的激光特性圖，分別單模激 光特性圖和多模激光特性圖。并且，通過(guò)測(cè)試，激光閾值約為1.394mW。
[0022] 用808nm波段半導(dǎo)體激光器作為泵浦源，在硫系玻璃圓球微腔和光纖錐耦合前， 先掃描808nm波段的半導(dǎo)體激光器在不同泵浦電流下通過(guò)光纖錐后的光功率的大小，并且 將此時(shí)的光功率作為對(duì)硫系玻璃圓球微腔的泵浦功率。然后將硫系玻璃圓球微腔和光纖錐 慢慢靠近并剛好接觸，再仔細(xì)測(cè)量半導(dǎo)體激光器不同泵浦電流下得到的輸出功率，圖4即 是圓球微腔激光器的輸出激光功率和輸入泵浦功率之間的變化關(guān)系。
[0023] 上述制備方法中，硫系玻璃圓球微腔的直徑為50μπι?200μπι，并且摻雜的稀土 雜質(zhì)為釹離子，光纖錐錐腰的直徑范圍可在lum?2μηι之間，優(yōu)選地，為1. 7μηι。
[0024] 該硫系玻璃圓球微腔激光器的制造方法，不僅制備簡(jiǎn)便，易于操作，而且制作出來(lái) 的圓球微腔激光器具有微型化、閾值低、耦合效率高、易集成等特性。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 將塊狀硫系玻璃研磨成粉末，并利用細(xì)孔篩對(duì)粉末進(jìn)行篩??； 2) 用粉末漂浮高溫熔融冷卻法制成玻璃圓球微腔； 3) 將一根光纖錐靠近玻璃圓球微腔表面，利用光纖錐表面的倏逝波激發(fā)微腔中的增益 介質(zhì)以產(chǎn)生激光。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征在于：上 述步驟1)中，先后用孔徑為0. 088mm和0. 063mm兩種規(guī)格的細(xì)孔篩對(duì)粉末進(jìn)行篩取，得到 直徑在0. 063mm-0. 088mm之間的粉末。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征在于：其 中步驟2)的具體步驟為：將稀土摻雜的硫系玻璃的粉末引入到處于高溫和惰性氣體氛圍 的石英玻璃管中，粉末在高溫下熔融為液滴并由表面張力作用成為球體，在重力作用下，液 滴下落并冷卻成玻璃圓球微腔。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征在于：步 驟3)中的光纖錐可由以下方法制成：利用高溫加熱拉伸法將直徑為125um的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖 (2)拉制成錐腰直徑為1 μ m?2 μ m的光纖錐。
5. 如權(quán)利要求1或3所述的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征在于： 所述玻璃圓球微腔的直徑為50 μ m?200 μ m。
6. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征 在于：所述摻雜的稀土雜質(zhì)為釹離子。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于硫系玻璃的圓球微腔激光器的制造方法，其特征在于：所 述塊狀硫系玻璃可用高溫熔融淬冷法制備。
【文檔編號(hào)】H01S3/067GK104112972SQ201410355898
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】吳越豪, 李超然, 戴世勛, 呂社欽, 張巍, 宋寶安, 張培晴, 王訓(xùn)四 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)