一种多波长薄膜随机激光器

1.本实用新型涉及一种基于静电纺丝技术的双波长随机激光器的制备方法，属于光电子技术与材料制备交叉领域。


背景技术：

2.静电纺丝技术是一种制备纳米纤维材料的简便工艺。利用静电纺丝工艺制备出的一种多波长随机激光器，可以简单的通过控制静电纺丝过程中前驱液的聚合物分子量、浓度、高压电压，收集距离，推注速度等参数，制备出形貌多种多样且直径可调谐的微纳纤维，从而影响光子在无序纤维中的散射反馈，最终实现波长可调谐的随机激光器。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于制备波长可调谐的随机激光器。
4.一种多波长可调谐随机激光器，包括一个可替换的电纺增益薄膜，一个泵浦源激光器，两个反射镜，一个衰减片，一个二向色镜、一个物镜，一个滤波片，一个聚焦透镜，其中电纺增益薄膜放置在三维平移台上；
5.电纺增益薄膜垂直固定在三维平移台上，泵浦源激光器的激光出口按照光路依次与两个反射镜先后光连接，两个反射镜正交放置，后面的反射镜依次与衰减片、二向色镜对应的入射侧进行光连接，二向色镜的反射侧依次与物镜、电纺增益薄膜进行光连接，同时电纺增益薄膜的位置还能够使得电纺增益薄膜反射的光再经由物镜回到二向色镜；二向色镜对应的透射侧依次与滤波片、聚焦透镜进行光连接；
6.信号发生器与泵浦源激光器电连接用于控制泵浦源激光器的激光输出。
7.聚焦透镜出光侧设有用于检测的光纤探头，光纤探头经由光谱仪与计算机连接，用于分析检测到的光。
8.本申请的原理：泵浦源出射的激光依次经过两面正交放置的反射镜进行准直，准直后得到的泵浦光经过衰减片，通过调节衰减片来控制泵浦光强的大小。泵浦光经二向色镜反射，经物镜聚焦为一个光斑，垂直打在电纺增益薄膜上。电纺增益薄膜散射之后的信号光从增益薄膜上反射，经同一物镜收集并反向传播，透过二向色镜，滤波片将泵浦光部分拦截，使信号光透过，最终经聚焦透镜聚焦到光纤探头中。
9.电纺增益薄膜为静电纺丝得到的高分子微纳纤维错综复杂的交织在一起形成具有增益性的薄膜，优选通过在高分子聚合物中掺杂激光染料来为随机激光器提供增益。
10.搭建完毕得到的随机激光器通过更换不同的电纺增益薄膜，可以得到不同波长的信号光。
附图说明
11.图1为一种多波长薄膜随机激光器结构示意图；
12.可替换的电纺增益薄膜1，泵浦源激光器2，反射镜3，衰减片4，二向色镜5，物镜6，
滤波片7，聚焦透镜8，光纤探头9，光谱仪10，计算11，信号发生器12。
13.图2为实施例1得到的电纺增益薄膜的扫描电镜图
14.图3为实施例2得到的电纺增益薄膜的扫描电镜图
15.图4为实施例1中随机激光的光谱图
16.图5为实施例2中随机激光的光谱图。
具体实施方式
17.为使本实用新型案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.电纺增益薄膜的制备包括以下步骤：
19.a)制备电纺前驱液，先将适量的激光染料称取在20ml棕色小瓶中，加入适量dmf溶剂，进行15min超声溶解。得到溶液1.
20.b)称量适量聚合物倒入溶液1中，继续添加溶剂dmf至10ml，得到溶液2.
21.c)向溶液2中放置一个磁子，进行水浴加热磁力搅拌4小时。
22.d)搅拌后得到溶液进行静置陈化，待溶液中的气泡都消失后，得到静电纺丝前驱液。
23.静电纺丝前驱液配置完毕后，进行静电纺丝。
24.设置静电纺丝参数完毕后，启动联动按钮，将高压牵引下得到的纤维收集在接收电极的铝箔上。待铝箔上收集了一定厚度的纤维后，关闭联动按钮，取下铝箔，裁剪至2cm*2cm的小方块，作为随机激光器中的电纺增益薄膜。
25.通过调节静电纺丝过程中前驱液的聚合物分子量、浓度、高压电压，收集距离，推注速度等参数，可以得到形貌多种多样且直径可调谐的微纳纤维。具体参数见实施案例，其对应微观形貌见附图。
26.实施例1
27.当电纺前驱液中的聚合物选取分子量为350，000的聚甲基丙烯酸甲酯，浓度为30％时，电纺参数为正极电压+15kv，负极电压-2kv，推注速度0.1mm/min，接受距离16cm，此时得到的电纺增益薄膜1，其纤维直径在1.4μm左右，纤维表面平整光滑且直径分布均匀。其扫描电镜图如附图2。
28.将电纺增益薄膜1搭载在随机激光系统中，泵浦源激光器选择波长为532nm的固体脉冲激光器，脉冲宽度为1.6nm，为了尽可能延缓增益薄膜中激光染料的漂白速度，外加信号发生器对重频进行调制，最终得到将重频调制为100hz时效果最佳。泵浦在增益薄膜上的光斑大小为1.2mm时，可以用最低几个微瓦的阈值功率激发得到随机激光信号。得到的随机激光光谱图如附图4，波段分布在590nm～610nm处，尖峰的半高宽在0.5nm左右。
29.实施例2
30.当电纺前驱液中的聚合物选取分子量为100，000的聚甲基丙烯酸甲酯，浓度为30％时，电纺参数为正极电压+15kv，负极电压-2kv，推注速度0.1mm/min，接受距离16cm，此
时得到的电纺增益薄膜2，其纤维直径在0.3μm左右，串珠的珠粒直径大小在1～2μm左右。其扫描电镜图如附图3。
31.将电纺增益薄膜1搭载在随机激光系统中，泵浦源选择波长为532nm的固体脉冲激光器，脉冲宽度为1.6nm，为了尽可能延缓增益薄膜中激光染料的漂白速度，外加信号发生器对重频进行调制，最终得到将重频调制为100hz时效果最佳。泵浦在增益薄膜上的光斑大小为1.2mm时，可以用最低几个微瓦的阈值功率激发得到随机激光信号。得到的随机激光光谱图如附图5，波段分布在560nm～580nm处，尖峰的半高宽在0.5nm左右。
32.以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。


技术特征：
1.一种多波长薄膜随机激光器，其特征在于，包括一个可替换的电纺增益薄膜，一个泵浦源激光器，两个反射镜，一个衰减片，一个二向色镜、一个物镜，一个滤波片，一个聚焦透镜，其中电纺增益薄膜放置在三维平移台上；电纺增益薄膜垂直固定在三维平移台上，泵浦源激光器的激光出口按照光路依次与两个反射镜先后光连接，两个反射镜正交放置，后面的反射镜依次与衰减片、二向色镜对应的入射侧进行光连接，二向色镜的反射侧依次与物镜、电纺增益薄膜进行光连接，同时电纺增益薄膜的位置还能够使得电纺增益薄膜反射的光再经由物镜回到二向色镜；二向色镜对应的透射侧依次与滤波片、聚焦透镜进行光连接。2.按照权利要求1所述的一种多波长薄膜随机激光器，其特征在于，信号发生器与泵浦源激光器电连接用于控制泵浦源激光器的激光输出。3.按照权利要求1所述的一种多波长薄膜随机激光器，其特征在于，聚焦透镜出光侧设有用于检测的光纤探头，光纤探头经由光谱仪与计算机电连接，用于分析检测到的光。4.按照权利要求1所述的一种多波长薄膜随机激光器，其特征在于，泵浦源出射的激光依次经过两面正交放置的反射镜进行准直，准直后得到的泵浦光经过衰减片，通过调节衰减片来控制泵浦光强的大小；泵浦光经二向色镜反射，经物镜聚焦为一个光斑，垂直打在电纺增益薄膜上；电纺增益薄膜散射之后的信号光从增益薄膜上反射，经同一物镜收集并反向传播，透过二向色镜，滤波片将泵浦光部分拦截，使信号光透过，最终经聚焦透镜聚焦到光纤探头中。

技术总结
一种多波长薄膜随机激光器，属于光电子技术与材料制备交叉领域。包括一个电纺增益薄膜，一个泵浦源，两个反射镜，一个衰减片，一个二向色镜、一个物镜，一个滤波片，一个聚焦透镜，其中电纺增益薄膜放置在三维平移台上。泵浦源出射的激光依次经过两面正交放置的反射镜进行准直，准直后得到的泵浦光经过衰减片，通过调节衰减片来控制泵浦光强的大小。泵浦光经二向色镜反射，经物镜聚焦为一个光斑，垂直打在电纺增益薄膜上。电纺增益薄膜散射之后的信号光从增益薄膜上反射，经同一物镜收集并反向传播，透过二向色镜，滤波片将泵浦光部分拦截，使信号光透过，最终经聚焦透镜聚焦到光纤探头中。通过更换不同的电纺增益薄膜，得到不同波长的信号光。同波长的信号光。同波长的信号光。


技术研发人员：王璞 刘洋 鲁欣 赵立东 辛利桃 潘胜利
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2022/6/1