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随机激光无需外加谐振腔,由多重散射提供光学反馈,因此具有尺寸小、形状灵活、制备简单等优点。量子点作为激光增益材料,具有出光波长稳定性强、出光范围覆盖整个可见光范围、激发波长范围宽等优点。本论文将胶体油相CdSe/ZnS核壳结构量子点作为增益介质,引入随机激光体系中,获得量子点随机激光出射。 通过对ZnSe、CdTe水相量子点和CdSe/ZnS油相量子点进行表征,比较量子效率、寿命、可激发波长范围等参数,选择了油相量子点作为增益介质,由于CdSe量子点发射波长范围可覆盖整个可见光范围,且ZnS作为CdSe核的包层时,和其他壳层结构(CdS、ZnSe)相比较,ZnS壳层和CdSe核具有能级带隙相差较大的特点,可以更有效的对载流子产生束缚作用,所以最终选择了CdSe/ZnS核壳结构油相量子点作为随机激光增益介质。 虽然胶体量子点具有颗粒均匀的优点,但难以在其中实现激光出射,这是因为无辐射俄歇效应,该效应使得量子点中的激子不能以光子的形式进行复合,是一种不利于激光出射的无辐射复合过程。量子点材料由于具有俄歇效应,为了获得激光增益,必须具备足够高的体积分数(>1%),因此量子点随机激光必须利用外加微结构提供散射。利用湿法刻蚀方法,通过实验确定最佳刻蚀条件,在玻璃基底上获得了微米级粗糙沟槽结构,通过将激光染料PM597旋涂在沟槽中进行研究,发现制备的粗糙沟槽可以获得多模式、窄线宽的随机激光出射。另外研究了中空光纤结构对随机激光出射的影响,发现中空光纤的全反射效应对光子的限域作用可以降低出射随机激光的阈值。同时制备出了一种利用绒布摩擦激光增益介质膜的粗糙表面薄膜结构,这种结构具有低阈值和很强的模式稳定性的特点。 将CdSe/ZnS量子点引入粗糙沟槽结构和中空光纤结构中,获得了随机激光出射,同时由于粗糙沟槽结构具有较强的粗糙度,可以提供更强的散射,因此可以获得尖峰更明显,线宽更窄的随机激光光谱。而中空光纤结构由于全反射对光子具有限域作用,可以更有效的降低阈值。同时提出了两种调控量子点随机激光出射的方法:改变粒径获得多种波长复合的随机激光出射;温度控制聚合物体系相分离的热光开关随机激光装置。