CN103647208B - 一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射波长的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射波长的方法。包括以下步骤：首先通过特定中心频率的飞秒激光泵浦源对介质内存在的所有长寿命光波模式进行单频泵浦，依次得到各光波模式所对应的特定空间振幅分布，其次提取各个空间坐标点所对应的振幅分布的外包络线并归一化得到光波空间调制函数Fe(x)，以该光波调制函数值直接匹配光波调制器中对应坐标点的光强透过率，从而实现泵浦光的空间精确调制和出射波长的有效控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射波长的方法。该***属于随机激光领域，是以若丹明6G甲醇溶液染料和TiO2纳米散射颗粒两种物质作为随机介质，飞秒激光作为增益散射随机介质的泵浦光源，并用光波调制函数Fe(x)来匹配空间光波调制器的空间透射率g(x)来实现泵浦光强的空间精确调制，从而实现出射波长的有效控制。
背景技术
近几十年来，国内外学者已经在不同介质中发现过强度较高的随机激光辐射，尤其以美国西北大学的H.Cao等人在ZnO半导体随机介质中观察到的现象为代表。他们以环形腔和光子局域化理论较为理想地表述了随机介质内的发光特性，这些特性与传统的激光器的受激辐射明显不同。随机激光辐射是在泵浦光的激励下，光波被加入到增益材料中的高密度散射材料多次散射后形成随机的闭合回路。
随后，包括Lawandy在内的很多科学家在掺有散射颗粒的特定染料溶液中发现了双峰辐射现象。比较通用的一种理论解释是Vaveliuk的“单体—二聚体”理论：双峰辐射是由于两种荧光聚集体单体和二聚体的存在，它们之间存在着能量交换，该过程主要是单体的上能级粒子到二聚体的上能级的一个无辐射跃迁过程。整个双峰辐射过程可以拆分为两组相关联的辐射场，把两个辐射场强在时间序列上相加，进行傅里叶变换，能得到双峰辐射的频谱图。由于两个主峰位于特定的中心频率附近，比较容易区分，而对于辐射主峰和其周边的毛刺小峰反而不容易区分。本发明提出了一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射的方法，可以有效地筛选出主峰而滤除小峰。
发明内容
本发明提供了一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射的方法。该方法能够准确地区分出以在掺有纳米散射颗粒TiO2的若丹明6G的随机介质中双峰辐射的主峰和毛刺小峰，并有效地控制输出波长。
本发明的技术方案如下：
包括飞秒激光泵浦源1、空间光波调制器2、增益散射随机介质3。其中：
飞秒激光泵浦源1作为增益散射随机介质3的泵浦光源，通过空间光波调制器2垂直入射到增益散射随机介质3上。通过以下方法来匹配空间光波调制器2的空间透射率g(x)：通过特定中心频率的飞秒激光泵浦源1对各光波模式K1、K2、K3、实现单频泵浦激励，得到各光波模式所对应的空间振幅分布，如图5所示。提取各个光波模式所对应空间振幅分布的外包络线，并归一化得到光波调制函数Fe(x)，如图6所示。并用光波调制函数Fe(x)来匹配空间光波调制器2的空间透射率g(x)来实现泵浦光强的空间精确调制，从而有效地筛选出双峰辐射现象中的辐射主峰和毛刺小峰。随机介质层由若丹明6G甲醇溶液染料和TiO2纳米散射颗粒两种物质组成，随机介质产生双峰辐射现象，其中包含两个主峰以及主峰周围的若干小峰。增益散射随机介质3由增益介质层和随机介质层交替排列；其中增益介质层的介电常数为ε1，其厚度为随机变量；散射介质层的介电常数为ε2，其厚度为常量。
所述的双峰辐射所对应的两个辐射跃迁过程不是完全独立的，它们之间存在能量交换，这个能量交换除了二次吸收效应之外，还包括单体的上能级粒子到二聚体的上能级的一个无辐射跃迁过程。所以把两种能级结构合在一起写成改进型的能级***，为了使得实际实现双峰波长的过程更可行，其中单体辐射跃迁的泵浦速率设定为固定值，二聚体辐射跃迁的泵浦速率设定为变量。
本发明的有益效果在于：本发明方法可以有效地控制随机激光器的输出波长，尤其可以筛选出随机激光器中以掺有纳米散射颗粒TiO2的若丹明6G染料随机介质中双峰辐射中的辐射主峰和毛刺小峰。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图：1. 飞秒激光泵浦源、2.空间光波调制器、3.增益散射随机介质。
图2为随机介质的改进型能级***的示意图。
图3为不同时刻随机介质内电场振幅的空间分布示意图。
图4为随机介质中双峰辐射光谱图。
图5为各光波模式对应的空间振幅分布图。
图6为归一化光波调制函数Fe(x)。
图7为调制之后随机介质的输出光谱图。
具体实施方式：
下面结合附图1-7对***的具体实施方式进行详细的描述：本发明中的一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射波长的方法，结构示意图如图1所示，包括飞秒激光器1、空间光波调制器2、增益散射随机介质3。增益散射随机介质（3）由增益介质层和随机介质层交替排列；其中散射介质层的介电常数为，厚度为常量s；增益介质层的介电常数为ε1，厚度为随机变量a，a=a0(1+Wr),a0=120nm，W是随机强度，γ是位于[-0.5、0.5]的随机变量。
如图2所示，左侧对应染料单体激光辐射四能级***图，右侧对应二聚体激光辐射四能级***图，为了使得实际实现双峰波长的过程更可行，其中单体辐射跃迁的泵浦速率Wp1设定为固定值，二聚体辐射跃迁的泵浦速率设定为变量Wp2。两个激光辐射过程相互关联，存在能量交换，这个能量交换除了二次吸收效应之外，还包括单体的上能级粒子到二聚体的上能级的一个无辐射跃迁过程。
图3是随机介质中准态模的动态演变过程。在5皮秒时刻，准态基本形成，在10皮秒时刻，准态完全形成。图4所示为准态完全形成时各光波模式的光谱图。
如图5所示，为各空间点坐标所对应的光波模式的空间振幅分布图，由于在随机激光领域没有传统的谐振腔结构，光波是通过多重散射参数的局域化现象形成激光，进一步通过特定中心频率的飞秒激光泵浦源（1）对各光波模式K1、K2、K3实现单频泵浦激励，得到各光波模式所对应的空间振幅分布。
如图6所示，提取各个光波模式所对应空间振幅分布的外包络线，并归一化得到光波调制函数Fe(x)，并用光波调制函数Fe(x)来匹配空间光波调制器2的空间透射率g(x)来实现泵浦光强的空间精确调制，从而有效地筛选出双峰辐射现象中的辐射主峰和毛刺小峰。
如图7所示，为本随机激光器输出的各个光波模式的光谱图，是经过泵浦光的空间精确调制后，分别选择泵浦激光模式K1、K2、K3输出的光谱图，由图可以看出，该随机激光器可以有效地可以有效地筛选出主峰而滤除小峰。
Claims (1)
1.一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射的方法，其特征在于：包括飞秒激光泵浦源（1）、空间光波调制器（2）、增益散射随机介质（3）；所述增益散射随机介质（3）中的增益介质层和随机介质层交替排列；其中增益介质层的介电常数为ε1，厚度为随机变量；随机介质层的介电常数为ε2，厚度为常量；且随机介质层由若丹明6G甲醇溶液染料和TiO2纳米散射颗粒两种物质组成；随机介质所产生的双峰辐射光谱中包含两个主峰以及主峰周围的小峰，两个主峰对应的光波模式记为K1、K2，小峰对应的光波模式记为K3；通过特定中心频率的飞秒激光泵浦源（1）对各光波模式K1、K2、K3实现单频泵浦激励，得到各光波模式所对应的振幅分布，提取各个光波模式所对应空间振幅分布的外包络线，并归一化得到光波调制函数Fe(x)，并用光波调制函数Fe(x)来匹配空间光波调制器（2）的空间透射率g(x)来实现泵浦光强的空间精确调制，从而有效地筛选出双峰辐射现象中的辐射主峰和毛刺小峰。
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Non-Patent Citations (3)
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| Model for bichromatic laser emisson from a laser dye with nanoparticle scatters;P.Vaveliuk et al.;《PHYSICAL REVIEW A》;20030703;第68卷;第013805-1页到第013805-9页 * |
| Theoretical investigation on temporal properties of random lasers pumped by femtosecond-lasing pulses;Jiantao Lv et al.;《Optics Communications》;20090601;第282卷(第11期);第2106页第2栏第3节，附图5 * |
| 二维随机介质中双波长辐射及模式竞争特性;樊婷等;《中国激光》;20130831;第40卷(第8期);第0806004-2页第1栏第4-13行，第2栏第4-30行，附图2 * |
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