基于液芯光纤的随机激光器性能研究

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随机激光器具有非常多的物理特性,在生物化学检测、平板显示、紫外激光器等领域应用前景广泛。近年来,为了解决随机激光器方向性差和阈值高的问题,研究人员将光纤与随机激光相结合,光纤随机激光器成为了目前随机激光的研究重点。由于液芯光纤具有独特的非线性性质,若是把液芯光纤引入随机激光器的研究中,就可以通过液芯光纤独特的光波传导、模式耦合、双折射、色散等光学特性对随机激光产生调制,对研究随机激光与物质的相互作用,随机激光的产生机理,以及光纤随机激光器的应用等具有重要意义。本论文的主要内容如下:研究了基于内壁自组装银纳米颗粒的液芯光纤随机激光器,通过内壁自组装的方式,将运用还原法得到的银纳米颗粒通过共价键结合方式固定在空芯光纤内壁,自组装银纳米颗粒作为散射层,F8BT激光染料二甲苯溶液作为增益层和纤芯,空芯毛细管作为包层共同构建了液芯光纤波导结构。自组装的银纳米颗粒分布在内壁上形成多重散射,增强了F8BT的荧光发射,实现了随机激光出射。该随机激光器与散射粒子悬浮的液芯光纤随机激光器相比有效降低了泵浦阈值,激光出射阈值7.67 m J/cm~2,输出光谱半高全宽20 nm,同时液芯光纤提供了波导传输方向,使得随机激光主要沿着光纤方向发射,改善了随机激光方向性。为了进一步增加液芯光纤中泵浦光与散射粒子的作用距离,增强随机激光输出,降低激光阈值,研究了在上述的液芯光纤外表面镀银后的随机激光器特性。采用银氨溶液镀银法在上述制得的液芯光纤的外表面制备均匀致密的银膜,实现了泵浦光与散射粒子长距离的相互作用,有效减小泵浦光和随机激光在传输过程中的损耗,从而提高泵浦光利用效率,进一步降低了随机激光的阈值,为随机激光商用化提供可行思路。
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