| 發布日期：2024-05-31 |
光子晶體是一種在光學尺度上具有周期性介電結構的材料，可以產生被稱為光子帶隙的“禁止”頻率。通過對材料內部結構進行設計和制備，可以實現不同的禁止頻率，使人們操縱和控制光子成為可能。基于這種特性，光子晶體被廣泛應用于新型光電器件集成、光通信及傳感檢測等領域。
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行加工，精度高、熱影響小，使其成為一種極具潛力的微結構制備手段。目前，已有許多研究團隊成功利用飛秒激光在鈮酸鋰晶體的表面及內部進行溝槽、波導等微結構的制備，但是受限于傳統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構仍是一個挑戰。
使用如海光光電的光纖光譜儀對微孔陣列的透射光譜進行測量，分析機制原理并提高了加工工藝，成功實現了大面積、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意義過性。
圖1是飛秒貝塞爾光束光子晶體結構直寫裝置架構。激光器輸出的原始高斯光束通過擴束鏡后平行入射至底角為2°的錐透鏡產生第一區貝塞爾光束。通過聚焦鏡對光束進行空間尺度壓縮，整形后最終輸出的貝塞爾光束直徑約為2 μm。
如圖2所示，通過控制激光重復頻率及平臺移動速度，在無間歇動態掃描過程中實現飛秒激光單脈沖連續加工,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對微孔形貌的可控性。如圖3所示，通過調節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，并有選擇地調控微孔形成區域。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，展現出貝塞爾光束對微孔孔徑與孔深具有強大的解耦能力，有利于實現材料內部各種形貌、尺寸微孔結構的制備。
圖4 (a)、(b)是在鈮酸鋰晶體內部制備了間隔為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出明亮的藍綠色(光譜測量顯示該波段范圍為450~510 nm )，而沒有制備微孔結構的原始樣品則呈現出與入射光相近但較暗的顏色。光子晶體樣品所呈現的藍綠色則說明微孔陣列對450~510 nm波段范圍內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。使用光譜儀進行透射測試，發現該光子晶體結構具有很好的波長選擇透過性。這種高效可靠結構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、產品簡介
現如今飛秒激光加工已應用于眾多固體材料，范圍涵蓋金屬，半導體，電介質以及聚合物等。可以通過光譜儀對激光的光譜進行測量與分析，做相應的光譜展寬，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品可供選擇。
產品型號 | 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 | 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% |
響應線性度 | ≥98% | ≥98% | ≥98% |
數據接口 | 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 |
擴展功能接口 | 24PIN | 24PIN | 24PIN |
2、產品特點
? 可適配如海帶銷多芯密排集束光纖，光纖插拔強度一致性≦7%；
? 紫外光譜響應強；
? 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，可實現配套光源的使能、強度控制和功率反饋。
