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English| 發(fā)布日期：2024-05-31 |
光子晶體是一種在光學(xué)尺度上具有周期性介電結(jié)構(gòu)的材料，可以產(chǎn)生被稱為光子帶隙的“禁止”頻率。通過對材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和制備，可以實現(xiàn)不同的禁止頻率，使人們操縱和控制光子成為可能?；谶@種特性，光子晶體被廣泛應(yīng)用于新型光電器件集成、光通信及傳感檢測等領(lǐng)域。
飛秒激光由于超短的脈沖寬度和超高的峰值功率，理論上可以對任意材料進(jìn)行加工，精度高、熱影響小，使其成為一種極具潛力的微結(jié)構(gòu)制備手段。目前，已有許多研究團(tuán)隊成功利用飛秒激光在鈮酸鋰晶體的表面及內(nèi)部進(jìn)行溝槽、波導(dǎo)等微結(jié)構(gòu)的制備，但是受限于傳統(tǒng)飛秒高斯光束極短的瑞利長度，以飛秒激光直寫獲得鈮酸鋰晶體高深徑比微孔結(jié)構(gòu)仍是一個挑戰(zhàn)。
使用如海光光電的光纖光譜儀對微孔陣列的透射光譜進(jìn)行測量，分析機(jī)制原理并提高了加工工藝，成功實現(xiàn)了大面積、高深徑比微孔陣列的一步制備,對未來鈮酸鋰光子晶體器件的制備具有重要的指導(dǎo)意義過性。
圖1是飛秒貝塞爾光束光子晶體結(jié)構(gòu)直寫裝置架構(gòu)。激光器輸出的原始高斯光束通過擴(kuò)束鏡后平行入射至底角為2°的錐透鏡產(chǎn)生第一區(qū)貝塞爾光束。通過聚焦鏡對光束進(jìn)行空間尺度壓縮，整形后最終輸出的貝塞爾光束直徑約為2 μm。
如圖2所示，通過控制激光重復(fù)頻率及平臺移動速度，在無間歇動態(tài)掃描過程中實現(xiàn)飛秒激光單脈沖連續(xù)加工,一步完成微孔陣列的制備。
圖2微孔陣列制備示意圖
隨著激光平均功率的增加，微孔的入口徑向尺寸、平均直徑及深度均增大，這說明了激光工藝參數(shù)對微孔形貌的可控性。如圖3所示，通過調(diào)節(jié)飛秒貝塞爾光束與樣品的相對位置（從0μm至200μm）可以有效延長微孔深度，并有選擇地調(diào)控微孔形成區(qū)域。值得注意的是，光束和樣品相對位置的改變并不會對微孔孔徑造成影響，展現(xiàn)出貝塞爾光束對微孔孔徑與孔深具有強(qiáng)大的解耦能力，有利于實現(xiàn)材料內(nèi)部各種形貌、尺寸微孔結(jié)構(gòu)的制備。
圖4 (a)、(b)是在鈮酸鋰晶體內(nèi)部制備了間隔為4 μm，孔徑為715 nm，深徑比約為700∶1的微通孔陣列。如圖4 (c)所示，采用波長范圍為400~1100 nm的線偏振光分別從原始鈮酸鋰晶體端面和已制備微孔陣列的光子晶體端面沿垂直于微孔陣列的方向入射，使用光學(xué)顯微鏡從不同樣品的另一端面觀察出光情況。圖4(d)所示為顯微鏡觀察到的出光現(xiàn)象。圖4(e)為測量得到的晶體樣品的透射光譜，可見，制備有光子晶體微孔陣列的樣品呈現(xiàn)出明亮的藍(lán)綠色(光譜測量顯示該波段范圍為450~510 nm )，而沒有制備微孔結(jié)構(gòu)的原始樣品則呈現(xiàn)出與入射光相近但較暗的顏色。光子晶體樣品所呈現(xiàn)的藍(lán)綠色則說明微孔陣列對450~510 nm波段范圍內(nèi)的光具有選擇透過性,證實了所制備光子晶體的良好濾波特性。
通對飛秒激光貝塞爾光束制備了大面積鈮酸鋰微孔陣列。使用光譜儀進(jìn)行透射測試，發(fā)現(xiàn)該光子晶體結(jié)構(gòu)具有很好的波長選擇透過性。這種高效可靠結(jié)構(gòu)加工方式為更多鈮酸鋰光子晶體器件的制備提供了新途徑。
1、產(chǎn)品簡介
現(xiàn)如今飛秒激光加工已應(yīng)用于眾多固體材料，范圍涵蓋金屬，半導(dǎo)體，電介質(zhì)以及聚合物等。可以通過光譜儀對激光的光譜進(jìn)行測量與分析，做相應(yīng)的光譜展寬，更寬的光譜與更好的光譜形狀往往意味著更短的脈沖壓縮極限，目前我們有不同譜寬的光譜儀產(chǎn)品可供選擇。
產(chǎn)品型號 | XS11639 | HS2048 | Area2000 |
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波長范圍 | 850-1100nm | 650-1200nm | 750-1300nm |
分辨率 | ~0.8nm@25μm | ~0.7nm@25μm | ~0.6nm@25μm |
像元通道數(shù) | 2048 pixels | 2048 pixels | 2048×64 pixels |
雜散光 | ~ 1% | ~2% | ~2% |
信噪比 | 380：1 | 600：1 | 550：1 |
尺寸大小 | 75*63.5*35 mm | 98*80*24 mm | 100*85*28.5 mm |
檢測器積分時間 | 50 μs-65 s | 50 μs-65 s | 50 μs-65 s |
光纖插拔一致性 | ≤7% | ≤7% | ≤7% |
響應(yīng)線性度 | ≥98% | ≥98% | ≥98% |
數(shù)據(jù)接口 | USB2.0、RS232 | USB2.0、RS232 | USB2.0、RS232 |
光纖接口 | Key-SMA905 | Key-SMA905 | Key-SMA905 |
AD采樣 | 16 bit | 16 bit | 16 bit |
擴(kuò)展功能接口 | 24PIN | 24PIN | 24PIN |
2、產(chǎn)品特點(diǎn)
? 可適配如海帶銷多芯密排集束光纖，光纖插拔強(qiáng)度一致性≦7%；
? 紫外光譜響應(yīng)強(qiáng)；
? CCD量化背景噪聲≦30RMS（100ms積分時間）；
? 配置USB、串口多種通訊接口，配置24PIN交互接口，配置專有DAC和ADC，可實現(xiàn)配套光源的使能、強(qiáng)度控制和功率反饋。
