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用于光子和电子应用的纳米复合材料 || 基于纳米复合材料的随机激光器
摘要： 激光器最早于1960年展示[1]，如今我们所知的激光器本质上由泵浦源、增益介质和一组镜子构成的谐振腔组成。谐振腔的作用是提供光学反馈，同时决定激光的方向性和模式[2]。激光发明几年后，V. S. 列托霍夫于1967年提出无需镜面谐振腔也能产生相干振荡[3]，光学反馈将由散射介质提供。数年后，两篇文献报道了采用微米级稀土材料粉末实现受激发射的实验结果[4,5]。然而，所谓随机激光(RL)发射的真正突破出现在1994年[6]，当时Lawandy及其同事利用有机染料胶体悬浮液与纳米级TiO2制备的纳米复合材料，在存在散射体的增益介质中清晰展示了激光发射。同年，Sha及其同事以皮秒分辨率研究了类似纳米复合材料RL的时间发射特性，从而证实了激光作用[7]。
关键词： 光学反馈、光子器件、随机激光器、纳米复合材料、等离子体激元
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于可调谐激光发射的复合聚合物-染料介质的开发
摘要： 我们展示了以环氧树脂为基质、不含额外散射中心的罗丹明6G与罗丹明B二元溶液作为光泵浦激光介质，在可见光谱范围内实现发射。采用频倍Q开关Nd:YAG激光器进行泵浦。其产生行为类似于无外腔随机激光器(RL)。通过SEM、AFM、TEM、SAED、荧光光谱及分光光度法研究了介质纳米结构形貌对激光特性的影响。该激光发射具有高强度特征——单脉冲能量300μJ，泵浦阈值能量1.7mJ，相对较低的70mrad光束发散角（针对RL），以及597nm处光谱窄化的主峰。该新型增益介质在常规可调谐谐振腔中同样表现出色，获得了590-610nm波段连续调谐的激光输出。这种兼具高光学性能与能量参数的新型纳米结构介质，可应用于无散斑激光成像、时间分辨显微镜、高速光转换器等光子学领域。
关键词： 染料激光器、可调谐激光器、宽带激光器、随机激光器、环氧树脂
更新于2025-09-23 15:19:57
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光纤端面钙钛矿随机激光器
摘要： 混合卤化铅钙钛矿在下一代光伏和光电器件领域取得了重大进展?；诟祁芽蟛牧系乃婊す馄魉湟训玫缴钊胙芯?，但迄今尚未实现钙钛矿随机激光器的微型化。本研究报道了采用浸涂法在光纤端面沉积钙钛矿薄膜制备的随机激光器。在光泵浦条件下，观测到最小阈值能量为32.3 μJ/cm2、波长约550 nm的随机激光；且激光阈值随光纤直径增大而降低。结果表明该随机激光发射源自钙钛矿晶粒间的散射作用，阈值降低归因于钙钛矿薄膜有效发光面积的增加。钙钛矿随机激光的方向性显示其激光束发散角小于60°。我们还证实光纤端面的钙钛矿随机激光器可抑制散斑形成并提升成像质量。这些成果有望推动随机激光器在紧凑型光源和集成光电器件中的应用。
关键词： 钙钛矿，光纤，随机激光器
更新于2025-09-23 15:19:57
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金纳米棒五阶非线性对随机激光器性能的影响
摘要： 我们首次提供了实验证据，证明五阶非线性对以等离子体纳米颗粒为散射体的随机激光器特性的影响。实验采用悬浮于罗丹明6G乙醇溶液中的金纳米棒，在皮秒激光泵浦下进行。研究表明，通过改变纳米棒的纵横比，可以调控横向与纵向局域表面等离子体的协同效应对五阶非线性光散射的影响——这一现象能操控光学反馈，从而显著改变随机激光器的阈值强度和发射功率。
关键词： 五阶非线性、金纳米棒、随机激光器、光学反馈、等离子体纳米粒子
更新于2025-09-23 15:19:57
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外电压调控的低功耗压电-等离子体随机激光器
摘要： 本研究旨在介绍一种基于压电-等离子体核壳纳米粒子（NPs）的新型低功耗可调谐随机激光器，该纳米粒子由锆钛酸铅与金构成，并混合不同浓度的罗丹明B（RhB）染料。为获得随机激光效应，在施加与未施加外电压条件下对样品进行脉冲激光照射。我们发现通过增加散射使增益介质更易形成闭合环路路径，热等离子体发射强度逐渐增强且激光阈值降低。研究结果表明发射光谱中存在相同泵浦能量下的尖峰信号，证实了相干随机激光的存在。该现象在PZT@Au NPs中可观测到，但在低/高浓度Au@PZT NPs中不可见。通过调节核壳纳米粒子的外加电压（其特性取决于壳层与核体样品间的边界条件），进一步研究发现：在较低泵浦能量下，发射光谱呈现低峰值强度，当泵浦能量超过激光阈值后强度随之提升；发射光谱随发射强度的急剧增强而变窄，在超过阈值时半高全宽（FWHM）出现快速下降。这些结果表明此类新材料具备实现低阈值可控随机激光的应用潜力。
关键词： 外部电压、热等离子体效应、压等离子体效应、随机激光器、金@锆钛酸铅、锆钛酸铅@金核壳纳米颗粒
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于双面胶的可机械调控、粘性且柔性的随机激光器制备
摘要： 本文报道了基于廉价易得的双面胶制备机械可控、粘附性强且柔性的随机激光器。以双面胶作为散射介质，分别采用掺有乙二醇的罗丹明B染料溶液和SU-8环氧基聚合物溶液作为增益介质。通过研究两种样品的随机激光工作寿命，表明SU-8环氧基聚合物是实际应用中更理想的染料基质。此外发现，对于基于掺罗丹明B染料的SU-8树脂聚合物溶液制备的样品，弯曲会导致激光阈值升高39 MW/cm2。本研究为制造低成本、易操作、机械可控且能粘附于不同表面作为标记的随机激光器开辟了道路。
关键词： 多重光散射、SU-8环氧基聚合物、随机激光器、柔性器件、双面胶带
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光结构光
摘要： 结构光源于对光进行定制的能力，通常指对其振幅、相位和偏振的空间控制。尽管这一概念可追溯至激光器设计的早期阶段，但光源处的结构光调控在过去十年间因现代技术工具包的推动而呈现爆发式增长——这些工具包利用了衍射结构、液晶、超表面/超材料以及特殊激光器构型的多功能性，并广泛应用于成像、显微技术、激光材料加工和光通信等诸多领域。本文综述了结构光生成与控制的最新进展，重点聚焦光源处的结构光调控：结构光激光器。通过教程形式系统阐述了各类激光器（从微芯片方案到高功率光纤）采用的设计方法，包括泵浦整形、腔体几何构型及定制腔内光学元件的运用。文章回顾了该领域的历史沿革与最新发展，阐明了激光器产生的各类结构光图案（包括轨道角动量和矢量光态），最后指出了当前挑战与局限，并对未来发展趋势作出评述。
关键词： 光学模式、随机激光器、拓扑激光器、轨道角动量、矢量光束、结构光
更新于2025-09-19 17:13:59
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低功率绿蓝等离激元随机激光器中激子-等离子体复合态的印记
摘要： 通过二维激子-等离子体激元结构实现了蓝绿光等离子体随机激光。主要增益激子-等离子体激元介质包含覆盖染料层的金纳米线二维周期阵列。由于这些激子-等离子体激元增益结构中激子与等离子体耦合强度的变化，会产生不同的闭合回路，从而必然引发随机激光。为此，我们制备了六种具有不同激子-等离子体激元功率的样品，并采用绿色纳秒脉冲激光泵浦所构建的二维纳米结构。结果表明，由于该激子-等离子体激元纳米结构在蓝光波段能产生高效相干随机激光（同时考虑其在绿光波段的双光子吸收特性及可见光谱区域的适用性），这对紧凑型微型随机激光源的设计与制备具有重要价值。
关键词： 随机激光器、绿蓝等离子体激元、低功率、激子极化激元态
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019 SBFoton国际光学与光子学会议(SBFoton IOPC) - 巴西圣保罗(2019.10.7-2019.10.9)] 2019 SBFoton国际光学与光子学会议(SBFoton IOPC) - 利用超短激光脉冲制备微流控随机激光器
摘要： 一个随机罗丹明激光系统在飞秒激光加工的微流控芯片上制备而成。当用532纳米波长的纳秒脉冲激光泵浦时，可观察到610纳米波长的激光发射，并伴随随机激光特有的线宽窄化现象。该系统可轻松集成作为光流体元件接入微流控回路，用于芯片实验室现场光学参数评估。
关键词： 芯片实验室、随机激光器、微流控技术
更新于2025-09-16 10:30:52
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一维表面发射无序太赫兹激光器
摘要： 量子级联激光器是目前太赫兹频段最紧凑、功率最高且光谱最纯净的辐射源，在计量学、光谱学、成像和天文学等众多领域具有关键应用价值。然而对于成像、断层扫描和近场显微镜等许多应用而言，相干辐射源产生的非期望伪影可能造成不利影响。随机激光器为此提供了切实可行的技术解决方案——它们既保持了传统激光器的高时间相干性，又仅呈现低空间相干性，从而能有效抑制散斑等相干伪影。 本研究报道了在双金属量子级联激光器顶面制备的一维太赫兹随机线状激光器，其完全随机排列的孔径并非源于规则光子结构的扰动。通过有限元方法模拟，我们设计了能在3.05-3.5太赫兹范围内支持强局域化随机模式的光子图案。该器件实现了约400GHz可调谐带宽内峰值功率~2mW的多模激光发射，对应10°发散角的光束分布。性能对比显示：扰动法布里-珀罗无序激光器虽在3.5-3.8太赫兹范围实现连续波工作且远场发射轮廓不规则，但其平均输出功率比随机激光器高出一个数量级。
关键词： 安德森局域化、无序光子系统、量子级联激光器、随机激光器、太赫兹频率
更新于2025-09-16 10:30:52