[发明专利]一种基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器及其加工方法

权利要求书

1.一种基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，以聚二甲基硅氧烷PDMS作为基片将激光器及导光光纤集成在一块芯片上，其特征是：所述的PDMS基片与石英光纤及楔形光纤耦合接触处设置与置入至少一道沟槽，所述沟槽中分段填充增益包层介质，其外封装基片。

2.一种根据权利要求1所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器的加工方法，以聚二甲基硅氧烷PDMS作为基片将激光器及导光光纤集成在一块芯片上，其特征是：

A、以将一根单一折射率n₁的多模石英光纤和至少一根楔形光纤在不同位置耦合后植入到较低折射率n₂的PDMS基片中，在PDMS基片与石英光纤及楔形光纤耦合的接触位置刻出至少一个光纤沟槽，在光纤沟槽中分段填入低折射率n₃的增益包层介质溶液并将基片封装，所述的n_1＞n₂且n_1＞n₃；

B、采用沿石英光纤轴向倏逝波光抽运方式，同时实现多波段回音壁模式激光的定向输出。

3.根据权利要求2所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器的加工方法，其特征是：所述的抽运方式是倏逝波光沿光纤轴向在增益包层溶液中以受抑全反射传播，激光增益沿光纤轴向的分布规律由（1）式得到：

，    （1）

式中，C为一个由抽运光的耦合效率及染料分子的荧光量子效率等共同确定的常数，N₀为染料分子的浓度；λ_p为抽运光在真空中的波长；ε_p0为抽运光在石英光纤端面处的抽运能量，θ_t为抽运光在光纤界面的全反射角，为的统计平均值，n₁和n₃分别是光纤及增益包层溶液的折射率，且n_1＞n₃；和分别为抽运光在染料溶液和在石英光纤内的吸收系数，η_p为抽运光在光纤外以及光纤内外的强度之比。

4.根据权利要求2或3所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，其特征是：在所述倏逝波光抽运的条件下，圆柱形微腔中回音壁模式激光的总损耗由（2）式获得：

，                                 （2）

式中，和分别表示回音壁模式激光在增益包层溶液及在光纤中的吸收系数，η_WGM为回音壁模式激光的倏逝场与总模场的体积之比。

5.根据权利要求2或3所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，其特征是：所述的激光沿光纤轴向产生的最大长度由（3）式获得：

，                               （3）

式中，Z_max为激光的最大产生长度，和分别为光纤端面处和激光最大产生长度处的抽运能量。

6.根据权利要求2所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，其特征是：所述的光纤沟槽的数量与楔形光纤的数量相匹配。

7.根据权利要求2或3所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，其特征是：所述的光纤沟槽中分段填入的低折射率n₃的增益包层介质溶液为罗丹明6G、罗丹明B、罗丹明610、罗丹明640、香豆素500、二苯乙烯420和LDS698的乙醇溶液或乙二醇溶液或乙醇和乙二醇混合溶液中的任意一种或一种以上。

8.根据权利要求7所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，其特征是：罗丹明6G、罗丹明B、罗丹明610、罗丹明640、香豆素500、二苯乙烯420和LDS698的乙醇溶液或乙二醇溶液或乙醇和乙二醇混合溶液浓度为1×10^-4 ～4×10^-2 mol/L。

9.根据权利要求7所述的基于PDMS的多波段回音壁模式光纤激光器，其特征是：罗丹明6G、罗丹明B、罗丹明610、罗丹明640、香豆素500、二苯乙烯420和LDS698的乙醇溶液或乙二醇溶液或乙醇和乙二醇混合溶液浓度为8×10^-4 ～8×10^-3 mol/L。