研究背景
光子晶體是一種在光學尺度上具有週期性介電質結構的材料，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製備，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。基於這種特性，光子晶體被廣泛應用於新型光電器件整合、光通訊及傳感檢測等領域。
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，分析機制原理並提高了加工工藝，成功實現了大面積、高深徑比微孔陣列的一步製備,對未來鈮酸鋰光子晶體器件的製備具有重要的指導意義過性。
實驗過程
圖1是飛秒貝索光束光子晶體結構直寫裝置架構。雷射器輸出的原始高斯光束通過擴束鏡後平行入射至底角為2° 的錐透鏡產生第一區貝索光束。通過聚焦鏡對光束進行空間尺度壓縮，整形後最終輸出的貝索光束直徑約為2 μm。
如圖2所示，通過控制雷射重複頻率及平台移動速度，在無間歇動態掃描過程中實現飛秒雷射單脈衝連續加工，一步完成微孔陣列的製備。
(圖2)微孔陣列製備示意圖
研究內容
隨著雷射平均功率的增加，微孔的入口徑向尺寸、平均直徑及深度均增大，這說明了雷射工藝參數對微孔形貌的可控性。如圖3所示，通過調節飛秒貝索光束與樣品的相對位置（從0μm至200μm）可以有效延長微孔深度，並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並不會對微孔孔徑造成影響，展現出貝索光束對微孔孔徑與孔深具有強大的解耦能力，有利於實現材料內部各種形貌、尺寸微孔結構的製備。
(圖3)貝索光束焦點區域和材料的相對位置對微孔形貌的影響
圖4 (a)、(b)是在鈮酸鋰晶體內部製備了間隔為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，採用波長範圍為400~1100 nm的線偏振光分別從原始鈮酸鋰晶體端面和已製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，製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範圍為450~510 nm )，而沒有製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波段範圍內的光具有選擇透過性，證實了所製備光子晶體的良好濾波特性。
(圖4)飛秒貝索光束直寫週期性微孔陣列。(a)基於微孔陣列的光子晶體器件實物圖; (b) 微孔橫截面的偏光顯微鏡照片以及對應的SEM圖片; (c)光子晶體濾波性能測試示意圖(圖中雙箭頭表示光束偏振方向); (d)光子晶體濾波性能測試結果; (e)光子晶體樣品的透射光譜
結論
通對飛秒雷射貝索光束製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製備提供了新途徑。文獻來源
[1]孫偉高. 飛秒貝塞爾光束直寫鈮酸鋰高深徑比光子晶體結構. 北京工業大學材料與製造學部鐳射工程研究院、 北京工業大學跨尺度雷射成型製造技術教育部重點實驗室.產品推薦
| 產品型號 | HS2048 | Area2000 |
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| 波長範圍 | 500-1100nm | 750-1300nm |
| 解析度 | ~0.7nm@25μm | ~0.6nm@25μm |
| 像素 | 2048 pixels | 2048×64 pixels |
| 雜散光 | ~2‰ | ~2‰ |
| 訊噪比 | 600：1 | 400：1 |
| 尺寸 | 98×80×24 mm | 100×85×28.5 mm |
| 檢測器積分時間 | 50 µs-65 s | 50 µs-65 s |
| 光纖插拔一致性 | ≤7% | ≤7% |
| 回應線性度 | ≥98% | ≥98% |
| 傳輸介面 | USB2.0、RS232 | USB2.0、RS232 |
| 光纖接孔 | Key-SMA905 | Key-SMA905 |
| AD採樣 | 16 bit | 16 bit |
| 擴展功能介面 | 24PIN | 24PIN |
產品簡介
現如今飛秒雷射加工已應用於眾多固體材料，範圍涵蓋金屬，半導體，電介質以及聚合物等。可以通過光譜儀對雷射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衝壓縮極限，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%；
- 紫外光譜回應強；
- CCD量化背景雜訊≤30RMS（100ms積分時間）；配置USB、串口多種通訊介面，配置24PIN交互介面，配置專有DAC和ADC，可實現配套光源的使能、強度控制和功率回饋。