随机激光器和随机光纤激光器的最新进展和应用（3） _光纤

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长三角G60激光联盟导读
该综述指出了RL和RFL领域基础和应用研究的潜在方向。本文为第三部分。
3.2.4.聚合物基随机激光器
除了直接激发聚合物带隙以产生RL发射外，聚合物还渗透了激光染料和/或粒子，它们可以充当散射体或散射体并同时增益，以产生染料或粒子增益曲线中波长的RL发射。一个优点是，与其他渗透染料的多孔材料一样，操作人员的污染风险最小化。在调查染料含量聚合物厚度和散射体密度等影响的基础研究中， Chang等人使用三个聚合物层的组合证明了一个可调谐和可变形的RL ，见图33 。

图33 （a）含有蓝色（B）、绿色（G）和红色（R）区域染料发射的聚合物层的RL光谱。
Anderson等人为有机基体系引入了自愈RL的概念，其中作者研究了基于Rhodamine 6G染料掺杂聚氨酯的RL与ZrO2 NP的光降解。尽管回收率为100% ，但与新鲜样品相比，输出光谱变宽并红移（图34）。这些观察结果与染料分子的聚集和聚合物宿主的不可逆降解有关。

图34 （a）样品在暴露于激发激光后基于染料的RL的输出光谱（新鲜样品）。（b）衰减和恢复期间峰值强度随时间的变化。
3.3.等离子体增强随机激光器
局部表面等离子体激元（LSP）的激发——金属NP（如Au和Ag）中导带电子的集体振荡——可以增强NP的散射和吸收截面。此外，当NP嵌入介质中时，由于电磁辐射的限制， LSP的激发会增加NP附近的电场。在这种情况下， RL对金属NP很感兴趣，因为当激发波长和RL波长与LSP共振一致或接近共振时，金属NP不仅可以增加散射强度，还可以由于局部电场增加给定发射器的光致发光。最后一个条件可以增加发射极中心的吸收，并且可以根据NP的类型、大小和形状进行调整。在具有不同粒子类型和形态（球形、蝶形、纳米线等）的不同系统（液体溶液、聚合物、蝉翼等）中，已经证明了等离子体效应导致的RL强度的增强，其中发光可能是由于三价稀土离子、染料分子、量子点、半导体粒。 Popov等人证明了等离子体效应在改善含有Au NPs和Rhodamine 6G的聚合物的RL性能方面的明显证据（图35）。通过在保持密度不变的同时增大NP的尺寸，作者发现RL特性主要由表面等离子体激元诱导的增强光子散射机制决定。

图35基于含有Rhodamine 6G和金NP的聚合物的RL的增强性能。
在实际应用中利用RL的另一个重要问题是发射的稳定性。为了研究所提出结构的使用寿命，实验人员在高于阈值的高泵强度下测量了RL峰强度作为两个样品的射出数的函数。测量在随后的泵脉冲下进行，重复频率为2 Hz ，激发强度为42.31 MW / cm2.激励强度约为S1的RL阈值的2.5倍和S2的RL阈值的9.8倍。下图描述了S1和S2的输出强度与曝光时间的关系。在超过1720秒后， S1的输出强度降低了93.4% ，这相当于3440张照片的总数。另一方面，结果表明， S2的输出强度在经过相同的时间间隔（3440张镜头的数量）后会降低70.4% 。因此，获得的结果支持了研究人员的假设，即使用由染料掺杂的SU-8环氧基聚合物组成的增益介质可以提高RL性能，降低RL阈值并延长RL的使用寿命。实验提出的RL的工作寿命相对较短，但它可用于一些应用，例如短持续时间成像和传感。此外，正在研究延长拟议RL的使用寿命，并将在不久的将来报告相应的结果。

RL的最大发射强度对应于S1和S2作为时间的函数。
作为与等离子体效应相关的可调谐RL的一个例子， Ziegler等人使用星形金NP（图36a）作为悬浮在几种不同溶液中的散射体，使用合适的溶剂和激光染料，证明了从可见光到红外的宽可调谐性。悬浮在水中的一组纳米恒星的消光如图36b所示。另一方面，单个纳米星的散射光谱（图36b）显示出从可见光延伸到近红外的两个宽峰（≈550nm–1000nm），这与NP的结构各向异性有关，表明RL在该光谱范围内的适用性。所有溶液均在532时激发纳米（1.3ns），每个溶液的输出光谱如图36c所示，其中使用了溶剂和相应的染料。

随机激光器和随机光纤激光器的最新进展和应用（3）

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