将一对可以产生荧光共振能量转移（FRET）的荧光分子分别作为供体染料和受体染料，以法布里-珀罗（F-P）微腔作为光学谐振腔，基于DNA分子的G-四链体结构研究FRET光微流激光的偏振特性。实验上，研究了5种不同K⁺浓度的DNA（其分子两端分别标记了一对可以产生FRET的荧光染料）溶液，用线偏振的泵浦光对其进行激发，将受体在平行偏振方向（平行于泵浦光偏振方向）的激光阈值曲线斜率和垂直偏振方向（垂直于泵浦光偏振方向）的激光阈值曲线的斜率的比值作为受体激光偏振度的检测信号。实验结果表明，随着DNA溶液中K⁺浓度的增加，受体激光的泵浦阈值逐渐降低，能量转换效率逐渐增加，而受体激光的斜率比逐渐变小，即偏振度逐渐降低。

Fiber optofluidic laser (FOFL) integrates optical fiber microcavity and microfluidic channel and provides many unique advantages for sensing applications. FOFLs not only inherit the advantages of lasers such as high sensitivity, high signal-to-noise ratio, and narrow linewidth, but also hold the unique features of optical fiber, including ease of integration, high repeatability, and low cost. With the development of new fiber structures and fabrication technologies, FOFLs become an important branch of optical fiber sensors, especially for application in biochemical detection. In this paper, the recent progress on FOFL is reviewed. We focuse mainly on the optical fiber resonators, gain medium, and the emerging sensing applications. The prospects for FOFL are also discussed. We believe that the FOFL sensor provides a promising technology for biomedical analysis and environmental monitoring.

主要研究了基于CO2激光微加工实现法布里-珀罗(FP)光学微腔阵列的制备。首先,通过CO2激光微加工和掩模板相结合的方法,在玻璃基底上制备了阵列型的凹面结构,并对结构的特性进行了分析。测量及模拟分析结果表明,凹面结构可近似为高斯曲面,深度范围为0.042~0.64 μm,半峰全宽范围为11.30~16.60 μm;结构底部可近似为球面。随后,通过镀介质膜和微腔封装,制备了FP微腔阵列,采用平面镜-凹面镜的微腔组装形式,形成FP稳定腔。最后,测试了微腔阵列中光微流激光的产生。

基于所制备的高品质法布里-珀罗(F-P)光学微腔, 研究了一种基于激光信号的腔内高灵敏度熔解(HRM)曲线检测方法, 即将F-P光学微腔作为微激光腔, 将嵌入式饱和染料作为增益介质, 以产生的激光信号作为检测信号, 通过温度扫描, 实现了对碱基错配DNA分子的高灵敏度检测与筛查。分别研究了25个碱基对和50个碱基对的目标DNA及碱基错配DNA的熔解曲线, 理论及实验结果表明：基于激光信号的HRM检测技术具有低的熔解温度和高的信噪比。

为了实现低阈值光微流荧光共振能量转移(FRET)激光, 基于制备的高品质因子、高稳定法布里-珀罗(F-P)微腔, 采用间接抽运方法研究了两种F-P谐振腔中光微流FRET激光的产生。直接抽运施主染料, 使得施主染料通过FRET的方式把能量传递给受主染料, 从而实现受主染料的间接能量抽运。结果表明, 在此种抽运方式下, F-P光微流激光腔中实现了0.48μJ/mm2的低激光抽运能量密度阈值; 并可通过FRET激光产生的形式实现对低浓度物质的检测。