近日從中國科學技術大學獲悉，該校化學與材料科學學院教授張其錦研究組與副教授張群研究組合作，研制出基于極弱納米顆粒散射體系的低閾值、方向性好、可調控的相干隨機光纖激光，并論證了其機理。該研究成果日前發表在國際學術期刊《物理評論快報》上。
傳統激光除了需要增益介質如激光染料、稀土離子等外，還必須有光學反射鏡所組成的高穩諧振腔。而隨機激光則僅依賴于增益介質和散射介質，其光學回饋通過散射介質的多重散射得以實現。但隨機激光具有無方向性等缺點，因此具有方向性的隨機光纖激光自2007年問世以來引起了人們的極大興趣。然而，迄今報道的基于納米粒子多重散射的隨機光纖激光研究，只觀察到非相干隨機激光行為，這種激光由于光波的強度或能量的反饋而僅呈現光譜窄化現象。
在國家自然科學基金委、科技部及中科院的資助下，張其錦等人將基于納米粒子多重散射的隨機光纖激光工作機制首次由非相干拓展到相干，這種激光由于散射光波的干涉效應而產生亞納米譜寬的激光峰。研究人員將POSS納米粒子、PM597激光染料以及二硫化碳分散相溶液注入到空心光纖中，構建了一個在極弱散射機制下工作的相干隨機光纖激光系統；然后通過精心設計的調控實驗和理論分析，證明其相干工作機制主要源自被光纖波導效應大大增強的納米粒子的多重散射。
據該論文第一作者胡志家介紹，與傳統隨機激光相比，相干隨機光纖激光具有閾值低、方向性好等優點，有望應用于動態光療與腫瘤探測、集成光學器件、無散斑全場激光成像等領域。
《物理評論快報》審稿人對該成果給予了高度評價，認為其“在隨機激光領域起到顯著的里程碑的作用；從基礎物理學角度來看，無疑提出了一個非常有趣的研究課題”。
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