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随机光纤激光由非相干拓展到相干

内容提要:日前从中国科学技术大学获悉,该校化学与材料科学学院张其锦教授研究组与张群副教授研究组合作,研制出基于极弱纳米颗粒散射体系的低阈值、方向性好、可调控的相干随机光纤激光,并论证了其机理。研究成果近日发表在国际著名学术期刊《物理评论快报》上。
 
文章内容:

       日前从中国科学技术大学获悉,该校化学与材料科学学院张其锦教授研究组与张群副教授研究组合作,研制出基于极弱纳米颗粒散射体系的低阈值、方向性好、可调控的相干随机光纤激光,并论证了其机理。研究成果近日发表在国际著名学术期刊《物理评论快报》上。


       传统激光除了需要增益介质如激光染料、稀土离子等外,还必须有光学反射镜所组成的高稳谐振腔。而随机激光则仅依赖于增益介质和散射介质,其光学回馈通过散射介质的多重散射实现。但由于随机激光具有无方向性等缺点,因此具有方向性的随机光纤激光自2007年问世以来引起了人们的极大兴趣。然而,迄今报道的基于纳米粒子多重散射的随机光纤激光研究,只观察到非相干随机激光行为,这种激光由于光波的强度或能量反馈而仅呈现光谱窄化现象。


       在国家自然科学基金委、科技部及中科院资助下,张其锦、张群等人将基于纳米粒子多重散射的随机光纤激光工作机制,首次由非相干拓展到相干,这种激光由于散射光波的干涉效应而产生亚纳米谱宽的激光峰。研究人员将POSS纳米粒子、PM597激光染料以及二硫化碳分散相溶液注入到空心光纤中,构建了一个在极弱散射机制下工作的相干随机光纤激光系统;然后通过精心设计的调控实验和理论分析,证明其相干工作机制主要源自被光纤波导效应大大增强的纳米粒子的多重散射。
 

       据介绍,与传统随机激光相比,相干随机光纤激光具有阈值低、方向性好等优点,有望应用于动态光疗与肿瘤探测、集成光学器件、无散斑全场激光成像等领域。《物理评论快报》审稿人认为:“本工作在随机激光领域起到显著的里程碑的作用;从基础物理学角度来看,本工作无疑构成了一个非常有趣的研究课题。”

 

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