4.1D随机激光器结构-随机光纤激光器
一般来说 ， RFL依赖于分布式反馈机制 ， 其中散射体沿无源光纤长度分布或可插入增益介质 。 在另一种替代配置中 ， 散射介质和增益介质是相同的 ， 并且这两种效应在相同的光纤长度中同时发生 。
多年来发展起来的传统激光器和光纤激光器中的分布式反馈（DFB）（传统的 ， 我们的意思是光反馈不是随机的）已经得到了很好的研究 ， 因为它们构成了本节讨论的RFL的基础 。 尽管它们在参考文献中被称为随机DFB光纤激光器 ， 但它们的含义与此处使用的RFL命名法相同 ， 将被概括为DFB-RFL 。 值得注意的是 ， 像RL一样 ， 不同的激光器设计、发射特性、光谱操作范围、级联操作（特别是拉曼RFL）、多波长操作和可调谐性、连续或脉冲操作模式、Q开关、锁模或窄带操作都已经完成 。
3D打印随机激光灯丝（RLF）的材料特性 。
上图显示了直径为1.75毫米的挤出RLF的照片 。 由于化学稳定性优异 ， 效率高 ， 成本低廉 ， S420从各种激光染料中选择 ， 作为随机激光的活性介质 。 TiO2颗粒的无序分布以及TiO2（n=2.6）和PVA（n=1.5）之间的高折射率对比度增强了光子散射 ， 从而引发了随机激光作用 。 为了作为有效散射体 ， TiO2的尺寸应与随机激光波长（约100纳米）相比较 。 扫描电子显微镜（SEM）图像中显示了随机分布的TiO2颗粒 ， TiO2颗粒的尺寸在200至300纳米范围内 。 此外 ， RLF的光致发光光谱如图c所示 ， 宽带发射集中在450 nm；插图显示了照明灯丝的照片 。 作为激光细丝的首次演示 ， 我们还将RLF的基本特性与其他细丝进行了比较 。 由于毒性和刺激性气味 ， 大多数系统需要按照严格的要求进行制造和操作 ， 因此需要额外的专用设备 ， 并增加挤压过程中的危险 。 相反 ， 由于聚乙烯醇的物理成分 ， 它是无毒的 ， 甚至是生物相容的；这增强了大多数3D打印机的可访问性 ， 无需额外设置 ， 并确保了更安全的工作环境 。
4.1.胶体随机光纤激光器
2007年展示的第一个RFL具有类似的增益介质和散射NP（TiO2 ， 250nm直径） ， 如1994年报告的散装RL 。 胶体基RFL的三种更常见配置如图39所示 ， 其中使用了横向或纵向泵送方案 。
图39 （a）PCF中横向泵浦染料胶体RFL的示意图和光谱发射 。 （b）纵向泵浦染料胶体RFL的示意图和光谱发射 。 在（b ， c）中 ， 光是纵向发射的 。 （c）横向泵和排放方案以及PCF光纤 。
图39a和图39b的方案在泵送方案（横向与纵向）上有所不同 ， 也由于发射光谱特征的不同（插图位于每个图的右侧） 。 在图39c中 ， 尽管它被归类为RFL ， 但泵浦方案、发射方向和反馈机制不需要沿光纤传播 ， 因此它不是分布式反馈 。 染料是增益介质 ， 但反馈来自所用光子晶体光纤壁中的散射 ， RL发射也横向发生 。
还使用基于激光染料PM597和金NPs共掺聚合物光纤的随机聚合物光纤激光器证明了等离子体增强胶体RFL 。 使用纵向泵浦的实验激励方案如图40c所示 。 等离子纤维为4.3长度为cm 。 图40d和40e显示了胶体等离子体RFL的特征 ， 显示了581 nm附近的发射峰 ， 共振反馈机制的特性 。
图40（a）金纳米粒子掺杂POF的光学显微镜横截面图像和（b）荧光图像 。 （c）等离子体无规聚合物光纤激光器实验示意图 。 （d）发射光谱的演变和（e）参考文献中报告的PFL系统的主峰强度对泵能量的依赖性 。
4.2.基于随机光纤布拉格光栅（FBG）的射频激光器
光纤布拉格光栅（FBG）多年来一直是最重要的无源光子器件之一 。 在众多相关应用中 ， 光纤光栅被用作直接嵌入光纤核心的反射镜 ， 这使得小型、低成本和高可靠性光纤激光器的开发成为可能 。 胶体RFL演示后不久 ， 出现了两份出版物 ， 使用相同的UV写入核心FBG的方法 ， 但产生随机“散射”的方法截然不同 ， 因为FBG充当散射体 ， 在基于FBG的DFB-RFL中提供反馈 。 图41a显示了30cm长的的透射光谱基于光纤光栅的Er3+DFB-RFL ， 比估计的定位长度5长cm ， 这一点很重要 ， 因为光定位在随机FBG中起着重要作用 。
图41 基于光纤光栅的Er3+DFB-RFL：（a）随机光纤光栅的传输频谱 。 （b）基于随机FBG的Er3+:DFB-RFL的光谱发射 。 （c） 不同长度和激发波长的发射功率与输入功率 。
激光特性：光谱（a）、功率（b）、典型示波器迹线（c）和自外差光谱（d） ， 用于激光配置 ， 无（灰色曲线）和带（黑色曲线）掺杂光纤 。
上图（a）显示了直接从环行器输出记录的光学激光光谱 。 它们说明了从泵到斯托克斯波的光功率的转换 。 图（b）显示了光纤激光器输出时记录的平均功率 。 可以看到 ， Brillouin激光阈值是在 100 mW 泵功率下达到的 。 然而 ， 最有效的泵到斯托克斯波浪功率转换发生在350 mW的最大泵功率水平下 ， 从而产生3.75 mW的最大输出功率 。 在150至350 mW之间的泵浦功率水平范围内 ， 激光显示出布里渊随机激光器相似的动态特征 。
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