基于等离子激元的随机激光器的研究

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随机激光器与传统的激光器不同,传统的激光器由泵浦源、增益介质和谐振腔组成,光波在谐振腔中进行受激辐射光放大,在随机激光器中,散射颗粒取代了原来的谐振腔,使光在散射颗粒之间受激辐射放大,这种激光器具有稳定性好、体积小、价格低廉等优点,在显示、照明、医疗、探测、存储等诸多方面有着广泛的应用前景。银纳米线对光有强散射,并且其产生的等离子激元有电场增强的特点。基于以上原因,本文做了以下的研究:  1、制作了掺杂银纳米线的柔性固体随机激光器。研究了这种激光器的制作过程,并通过多次实验得出银纳米线、罗丹明和不同波长的泵浦光对随机激光输出的影响。我们使用COMSOL软件模拟了等离子激元电场增强的现象,可以看出银纳米线等离子激元可以增强随机激光输出,同时银纳米线有荧光淬灭效应,因此过高的银纳米线浓度也不利于随机激光输出;增益介质罗丹明的浓度太低,激光的输出会很低,而浓度太高会造成荧光淬灭效应;由于罗丹明对不同波长的光有不同的吸收系数,所以泵浦光的波长对随机激光的输出影响很大。  2、通过对柔性激光器的拉伸实验实现了随机激光的波长可调谐。当样品被拉伸时,随机激光输出波长出现蓝移现象,当样品恢复原长时,随机激光波长会恢复到没有拉伸时对应的波长。通过测量拉伸对不同偏振方向的线偏振光的消光发现,当线偏振光的偏振方向垂直于拉伸方向时,银纳米线等离子共振峰会有蓝移现象,样品恢复原长时,等离子共振峰又会回到原来的位置。这种现象与银纳米线在 PD MS中弹性形变有关。线偏振光的偏振方向垂直于拉伸方向时,消光峰会变窄,这是银纳米线定向排列和银纳米线变的直径更均匀所导致。偏振光的偏振方向平行于拉伸方向时,等离子共振峰没有移动,在长波长处消光有“消光增强”现象。同时发现可以通过拉伸方法改变随机激光的偏振态。在偏振方向垂直于拉伸方向上随机激光输出较强,平行于拉伸方向随机激光输出较弱,这归因于等离子激元共振,拉伸使银纳米线有了一定程度的定向排列,而这种定向排列银纳米线的等离子共振影响了随机激光的偏振态。  3、制作了不含银纳米线的样品,通过与掺杂了银纳米线的随机激光器对比,得知银纳米线对随机激光的输出强度、阈值影响都很大,通过使用不同偏振的泵浦光,发现了银纳米线和罗丹明在拉伸随机激光波长蓝移中都起到了作用。
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