【技术实现步骤摘要】
本专利技术设计的通过两种荧光物质之间的荧光共振能量转移调谐有机微型激光器激光发射波长的技术，属于激光技术与光子学领域。
技术介绍
1、当光线沿着具有旋转对称的几何结构边界内壁传播时发生连续的全反射，光束被约束在环形边界上，这种光波模式被称为回音壁模式(whispering gallery mode，wgm)。若光束绕几何结构边界行走一圈的光程满足波长的整数倍时，会产生干涉加强现象即共振现象，其中用来约束光场的环形结构被称为回音壁模式光学微腔。利用这种wgm微腔制备而成的小型激光器具有极高的品质因子，极小模式体积，极低的激发阈值以及极强倏逝场等优点，在物理传感器，生物/化学传感器，以及制备小型激光器等领域有着广阔的应用前景。
2、荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,fret)是指供体荧光团被激发后，供体中的电子通过辐射吸收跃迁到激发态，若满足fret发生的条件，即供受体之间的间距小于10nm，微腔存在的基础上距离可拓展到100-200nm；供体的吸收光谱与受体的发射光谱有较大程度的重叠；供体发射偶极子与受体吸收偶极子两者之间的夹角必须保持在非90°的范围内；供体的荧光量子产率和受体的摩尔吸光系数要足够的大等条件，供体激发态电子就会通过非辐射能量转移转移给受体荧光团，使受体分子中的电子跃迁到激发态。因为供体荧光基团能量转移给受体的过程是供体能量损失，受体接收能量的过程，因此供体荧光分子发射波长会有蓝移的趋势，受体荧光分子发射波长会有红移的趋势。fret在生化分析
3、有机微型激光器是指可以在(亚)波长范围内传递强相干光信号的激光器，在片上信息处理、高通量传感以及光学芯片等领域有着广阔的应用前景。有机分子材料是一种很有前途的构建高性能小型激光器的理想平台，主要是因为它们在丰富的激发态过程中具有高增益发射的大活性截面和高质量微腔的柔性组装结构。近年来，制备人们越来越多地致力于开发这种低阈值、多色输出、宽带可调谐和易于集成的有机微型激光器。
4、可调谐有机微型激光器是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器，在可调谐窄线宽发射和飞秒激光发射等有光阔的发展前景。可调谐有机微型激光器极大的促进了光化学，光谱学，集成光学等研究领域的快速发展，推动了激光同位素分离，超短脉冲激光科学，可调谐激光医学等新研究领域的创建和发现。
技术实现思路
1、本专利技术是一种将wgm微腔作为有机微型激光器的谐振腔，在微腔内部均匀掺杂的荧光物质a作为fret的供(受)体，荧光物质b作为fret的受(供)体，通过改变激光器表面吸附的荧光物质b的浓度，进而改变fret效率，控制微腔激光发射波长的蓝移与红移范围，制备出一种可调谐波长的有机微型激光器。
2、具体
技术实现思路
如下：
3、1.有机微型激光器的选取
4、本专利技术所使用的有机微型激光器的谐振腔为可以产生回音壁模式的微腔，具有旋转对称的几何结构，比如微球腔，微盘腔，微环腔等多种形状结构的腔型。尺寸在微米级别，微腔的材料为有机材料。有机微型激光器的增益介质为在其内部均匀掺杂的荧光物质a，且荧光物质a也有充当fret供(受)体的功能。泵浦方式选用光泵浦，泵浦波长在充当fret供体的荧光物质激发波长附近，且激发波长对受体无影响，供受体的发射光谱要完全分开。
5、2.荧光物质a&b的选择
6、荧光物质a&b可以是荧光染料，量子点，稀土配合物，上转换发光材料等，但不限于这些材料。荧光物质a掺杂进微腔内部，荧光物质b制备成在饱和浓度(指荧光物质b能够完全均匀覆盖在微腔表面时所需的溶液浓度，不同荧光物质对应的饱和浓度不同)下不同浓度梯度的溶液，通过共价偶联或者静电吸附等方法使荧光物质a&b之间的距离小于100nm，并且充当受体的荧光物质的吸收光谱要与充当供体的荧光物质的发射光谱有较大程度的重叠，以确保能量以fret的形式由供体转移给受体，并具有高的能量转移效率。
7、3.制备双向可调谐波长有机微型激光器的方法
8、分别将2ul，一定质量体积比的荧光物质a掺杂的回音壁微腔和14ul，饱和浓度下的一系列浓度梯度荧光物质b溶液混合在一起，将混合的悬浮液放在涡旋振荡器上充分振荡5秒，使微腔在荧光物质b溶液中均匀分散，同时也在振荡过程中使微腔表面均匀吸附上荧光物质b，将总体积为16ul的悬浮液转移到盖玻片中进行密封，将密封好的样品放置在如图1所示的光路图中进行激发。图1光路图组成部分为：(1)脉冲激光器(波长与供体激发波长相匹配)(2)连续衰减片(3)二向色镜(4)50×物镜(5)样品台(6)全反镜(7)滤波片(8)半透半反镜(9)聚焦透镜(10)ccd相机(11)聚焦透镜(12)光栅光谱仪(13)电脑。
9、调整光路，当微腔中的荧光物质a的作为供体时，使泵浦光的光斑聚焦于掺杂荧光物质a的回音壁微腔内部偏心位置处，泵浦光激发荧光物质a后发出的荧光在微腔中发生谐振的同时，通过fret效应将能量转移给荧光物质b(若荧光物质a充当fret的受体时，需将光斑定位于微腔外100-200nm处，单独激发荧光物质b使其发出荧光并耦合进微腔中进而激发荧光物质a)。调整泵浦光功率，使微腔发射出高质量激光单峰。由于荧光物质a的发射(吸收)光谱与荧光物质b的吸收(发射)光谱有较大程度的重叠，通过静电吸附或共价偶联等手段荧光物质a与b之间的距离小于200nm，因此供受体之间得fret能够有效发生。当荧光物质a被泵浦光或荧光物质b的荧光激发后，光束就会被约束在微腔的环形边界上，当特定频率的光绕回音壁微腔的几何边界行走一圈的光程满足波长的整数倍时，就会发成谐振，并被光路中的光谱仪检测到。
10、接着通过改变荧光物质b的浓度来改变荧光物质a与b之间的fret效率，调节微腔发射激光的蓝(红)移范围。荧光物质b充当受体时，浓度越低，由荧光物质a转移给荧光物质b的能量越少，回音壁微腔激光发射波长的蓝移就越少，反之，荧光物质b浓度越高，微腔蓝移就越多；当荧光物质b充当供体时，将掺杂荧光物质a的回音壁微腔悬浮于不同浓度的荧光物质b中，激发荧光物质b后，激发态光子能量通过fret传递给荧光物质a，微腔发射激光红移。记录微腔激光发射光谱，绘制出频移浓度标准曲线，运用hill增长模型进行拟合，可以计算出荧光物质b对回音壁微腔激光发射波长的调谐极限(以回音壁微腔半高线宽为基准)。通过选用不同激发发射波长的荧光物质a与b，可以拓宽微腔激光发射范围，理论上可覆盖全波段。
11、为了证明微腔激光发射波长的蓝(红)移是因为fret效应，可以通过时间相关单光子计数法(tcspc)测量微腔表面掺杂的荧光物质a发生fret效应前后荧光寿命的变化。
12、利用fret效应制备出的可调谐波长的激光器具有阈值低，调谐范围大，成本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：利用两种荧光物质A与B之间的FRET效应调谐激光器发射波长；选用WGM微腔做为有机微型激光器的谐振腔，在其内部均匀掺杂荧光物质A作为发生FRET的供或受体，选用另一种荧光物质B作为发生FRET的受或供体；将掺杂荧光物质A的微腔嵌入到不同浓度的荧光物质B溶液中，采用与供体激发波长相近的泵浦光对其进行激发，当微腔中的荧光物质A作为供体被激发时，激发态光子在微腔中形成谐振发射激光的同时把部分激发态光子的能量传递给荧光物质B，激光发射波长蓝移；当荧光物质B作为供体被激发时，激发态光子的能量通过FRET效应传递给荧光物质A，使其被激发后形成谐振发射激光的同时，波长红移；通过改变荧光物质B的浓度来改变FRET效率，进而对激光器的发射波长进行调谐。
2.根据权利要求1所述的一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：两种荧光物质之间的FRET效应，能量有两种传递方向：一种是微腔内的荧光物质A作为FRET的供体，能量由腔内向腔外传播，激光发射波长表现为蓝移；另一种是微腔内的荧光物质A作为受体，能量由腔外向腔内传播，激光发射波
3.根据权利要求1所述的一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：有机微型激光器的尺寸为微米级，谐振腔由有机分子材料制备成形状为旋转对称的几何结构，在内部掺杂荧光物质作为增益介质，被激发后满足谐振条件的光在其中以回音壁模式WGM形成共振，最终形成激光输出。
4.根据权利要求1所述的一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：荧光物质A和B的选择要满足FRET发生要求，即供体荧光物质的发射光谱与受体荧光物质的吸收光谱发生70％以上重叠；在微腔存在的情况下两者距离小于100nm；供体发射偶极子与受体吸收偶极子之间的夹角不为90°。
5.根据权利要求1所述的一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：其特征在于荧光物质A与荧光物质B之间的距离采取静电吸附或共价偶联方式实现。
6.对于权利要求1所述的双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于通过选用不同种类的荧光物质A来调控微型激光器激光发射的波段；通过调节微腔表面荧光物质B的浓度来调节微激光器在荧光物质A吸收或发射波段范围内激光发射的蓝或红移程度。
...【技术特征摘要】
1.一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：利用两种荧光物质a与b之间的fret效应调谐激光器发射波长；选用wgm微腔做为有机微型激光器的谐振腔，在其内部均匀掺杂荧光物质a作为发生fret的供或受体，选用另一种荧光物质b作为发生fret的受或供体；将掺杂荧光物质a的微腔嵌入到不同浓度的荧光物质b溶液中，采用与供体激发波长相近的泵浦光对其进行激发，当微腔中的荧光物质a作为供体被激发时，激发态光子在微腔中形成谐振发射激光的同时把部分激发态光子的能量传递给荧光物质b，激光发射波长蓝移；当荧光物质b作为供体被激发时，激发态光子的能量通过fret效应传递给荧光物质a，使其被激发后形成谐振发射激光的同时，波长红移；通过改变荧光物质b的浓度来改变fret效率，进而对激光器的发射波长进行调谐。
2.根据权利要求1所述的一种双向调谐有机微型激光器波长的方法，其特征在于：两种荧光物质之间的fret效应，能量有两种传递方向：一种是微腔内的荧光物质a作为fret的供体，能量由腔内向腔外传播，激光发射波长表现为蓝移；另一种是微腔内的荧光物质a作为受体，能量由腔外向腔内传播，激光发射波...
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