日前從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院張其錦教授研究組與張群副教授研究組合作，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(diào)控的相干隨機(jī)光纖激光，并論證了其機(jī)理。研究成果近日發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
傳統(tǒng)激光除了需要增益介質(zhì)如激光染料、稀土離子等外，還必須有光學(xué)反射鏡所組成的高穩(wěn)諧振腔。而隨機(jī)激光則僅依賴于增益介質(zhì)和散射介質(zhì)，其光學(xué)回饋通過(guò)散射介質(zhì)的多重散射實(shí)現(xiàn)。但由于隨機(jī)激光具有無(wú)方向性等缺點(diǎn)，因此具有方向性的隨機(jī)光纖激光自2007年問(wèn)世以來(lái)引起了人們的極大興趣。然而，迄今報(bào)道的基于納米粒子多重散射的隨機(jī)光纖激光研究，只觀察到非相干隨機(jī)激光行為，這種激光由于光波的強(qiáng)度或能量反饋而僅呈現(xiàn)光譜窄化現(xiàn)象。
在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部及中科院資助下，張其錦、張群等人將基于納米粒子多重散射的隨機(jī)光纖激光工作機(jī)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(yīng)而產(chǎn)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(gòu)建了一個(gè)在極弱散射機(jī)制下工作的相干隨機(jī)光纖激光系統(tǒng)；然后通過(guò)精心設(shè)計(jì)的調(diào)控實(shí)驗(yàn)和理論分析，證明其相干工作機(jī)制主要源自被光纖波導(dǎo)效應(yīng)大大增強(qiáng)的納米粒子的多重散射。
據(jù)介紹，與傳統(tǒng)隨機(jī)激光相比，相干隨機(jī)光纖激光具有閾值低、方向性好等優(yōu)點(diǎn)，有望應(yīng)用于動(dòng)態(tài)光療與腫瘤探測(cè)、集成光學(xué)器件、無(wú)散斑全場(chǎng)激光成像等領(lǐng)域。《物理評(píng)論快報(bào)》審稿人認(rèn)為：“本工作在隨機(jī)激光領(lǐng)域起到顯著的里程碑的作用；從基礎(chǔ)物理學(xué)角度來(lái)看，本工作無(wú)疑構(gòu)成了一個(gè)非常有趣的研究課題。”
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