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相似文献
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1.
针对染料随机激光器特性与应用研究,讨论了无序介质中荧光粒子和额外散射粒子的发光性质、浓度变化以及颗粒尺寸与随机激光发射阈值之间的关系。采用时域有限差分法直接求解Maxwell方程组及速率方程组的方法,模拟仿真出了相应的发射谱线及浓度变化与激光发射阈值的关系曲线。所设计的样品中Rh6G-SiO2的质量分数为4%,其阈值大小为8.5 J/pulse时,额外微小散射体TiO2的加入对该介质随机激光发射产生的影响很小,可忽略不计。在此基础上,通过进一步模拟分析了处于不同条件和背景下随机激光的阈值特性。  相似文献   

2.
二维随机体系中长寿命模的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
叶云霞  姚红兵 《光子学报》2010,39(1):144-147
用时域有限差分法求解Maxwell方程,数值研究了TM模在二维随机散射体系中传输,通过傅里叶变换得到不同几何参量和光学参量的散射体系内长寿命模的频谱。计算得出宽带脉冲源激励随机散射体系后,存在于随机体系中的长寿命模频谱以分立频率窗口的形式存在。建立了用以解释长寿命模以分立频率窗口存在的物理模型,该模型与数值研究结果吻合较好,论证了存在于随机散射体系中长寿命模的形成机制与传统光学谐振腔内冷腔模形成机制的相似性。  相似文献   

3.
粉末随机激光辐射   总被引:1,自引:0,他引:1  
林景全  张杰 《物理》2000,29(8):488-490
粉末随机激光辐射是一种刚刚被人们发现的激光过程,这种激光由粉末状介质的多次散射来提供光学反馈,不需要外加谐振腔。随机激光辐射过程除了对激光物理有很大意义之外,还有巨大的应用前景,例如,有可能在平板场发射显示器中得到广泛应用,文章介绍了粉末激光的原理及其实现过程。  相似文献   

4.
提出在随机分布的散射微粒中嵌入环形波导结构以改善随机激光器的随机发射特性。利用时域有限差分法(FDTD),数值模拟了内嵌环形波导的随机散射系统及其对比结构中光场的分布,得到了各结构的模式频谱。结果显示,本结构只在中心处有激光出射,表明环形波导的存在可以影响随机系统的激光发射,减少激光的模式输出,并在一定程度上增强了出射激光的强度。  相似文献   

5.
将掺杂激光染料DCM的手性向列相液晶注入全反射型光子晶体光纤微孔中,研究了激光辐射行为。采用固体Nd∶YAG倍频532 nm激光作为抽运光,室温下,在各个方向上均能探测到随机激光辐射谱。当抽运光的入射方向与样品轴向成30°,光纤光谱仪沿样品轴向方向以及垂直样品轴向方向探测时,在600~650 nm范围内不同波段测得多个离散的尖锐随机激光辐射峰,其线宽约为0.2~0.3 nm。当加热样品至各向同性温度时,激光辐射峰消失。光子晶体光纤的微孔中,作为较强散射介质的手性向列相液晶在不同温度下呈现不同分子取向和折射率分布,这是随机激光产生和关闭的根本原因。  相似文献   

6.
基于速率方程和Maxwell方程相结合的模型,采用时域有限差分法(FDTD)研究了介质的随机性和层数对部分随机介质激光器阈值的影响.模拟结果显示,当抽运速率超过阈值时,出现一个或者多个振荡模;随机性或者系统的尺度增加时,振荡模数量也增加;部分随机介质激光器的阈值在一定的随机强度和层数下将达到最小值,它与完全随机情况下的结论有所不同.对所得到的结论给出了物理解释.这些结果对于制作随机激光器和光集成潜在应用价值. 关键词: 激光物理 随机激光器 阈值 时域有限差分法  相似文献   

7.
基于金属纳米结构而获得随机激光的增强,其独特的性质及其潜在的应用价值具有重要的研究意义,在表面增强荧光、光学开关器件、表面等离子激元激光等方面实现了较多应用。报道一种快捷有效的制备纳米颗粒的手段并基于该纳米颗粒结构分析了染料掺杂聚合物薄膜涂覆的随机激光现象和规律。利用离子溅射沉积和高温热处理在石英基底上制备了Au纳米颗粒,改变溅射时间Au纳米颗粒的尺寸发生可控变化,该方法便捷、工艺简单。研究采用40,80和120 s三种不同的时间进行Au膜溅射并在650 ℃下高温处理,得到粒径尺寸不同的Au纳米颗粒,随着溅射时间延长Au纳米颗粒的尺寸逐渐变大。通过涂覆有机荧光染料DCJTB掺杂的PMMA聚合物薄膜构建光致激射系统,利用纳秒脉冲激光对样品进行激发,得到随机激光并研究其出射光强度和阈值的变化规律特征。40,80和120 s三种溅射时间下所得Au纳米颗粒的平均粒径尺寸分别为230,250和390 nm,在532 nm激光激发下产生随机激光的阈值分别为20.5,17.5和12.5 μJ·pulse-1。Au纳米颗粒尺寸越大、粒子间距越小时,光子散射的平均自由程越短,光在金属颗粒之间可以多次有效散射,从而显著提高散射效率,产生较低阈值的激光发射;Au纳米颗粒的吸收峰与染料的荧光峰恰好匹配时,将会显著增强染料的荧光效应,激发更多染料分子发生能级跃迁,增加光子态密度,获得峰值更高、阈值更低的激射现象;泵浦光不破坏染料分子的情况下,可以多次循环泵浦获得激光,染料分子的发光效率随着多次激发略有降低,有助于随机激光器件的研究开发。实验研究结果与理论分析相一致,进一步明确了Au纳米颗粒对光子散射和等离子共振对光吸收增强的随机激光发射机理。该研究以Au纳米结构对光子的强散射效应为增益,通过理论分析和实验测量获得随机激光,为实现高效率、低阈值的随机激光研究提供了一种便捷的技术手段,有望促进随机激光器件的开发和应用。  相似文献   

8.
从ZnO粉末激光的实验现象出发,将激光泵浦下的ZnO粉末介质相互作用系统作为一个整体,并建立相应的物理模型。运用传输矩阵的方法数值模拟了该激光与ZnO粉末被泵浦的面积、功率和方向之间的关系。模拟结果在定性上与实验吻合。  相似文献   

9.
王慧琴  刘正东  王冰 《物理学报》2008,57(4):2186-2191
用时域有限差分法研究了同一材质的颗粒在不同填充密度下的随机介质中光局域化问题. 依据随机介质激光的实验参数,模拟了颗粒填充密度不同的随机介质中光场的空间分布. 结果表明:当散射颗粒的散射平均自由程与波长相当时,随机介质中的光场分布呈现局域化的特征,而且随着颗粒填充密度增大,光场的局域化程度增强. 因此,在同样的抽运激励下,颗粒填充密度越大的随机增益介质越容易产生激光辐射. 数值模拟结果与实验定性符合. 关键词: 随机激光 时域有限差分法 颗粒填充密度 局域化  相似文献   

10.
随机激光的阈值与体系内的散射强度存在密切关系.高折射率二氧化钛(TiO2)纳米颗粒与染料掺杂聚合物分散液晶(DDPDLC)均匀混合后,由于液晶微滴与TiO2纳米颗粒之间的强散射作用,DDPPLC的随机激光具有更低的激光发射阈值,并且随TiO2纳米颗粒的掺杂浓度而变化;在优化TiO2纳米颗粒掺杂浓度的基础上,DDPDLC...  相似文献   

11.
导模共振光栅是一种典型的平面波导共振结构,可在光栅表面或波导层内形成较强的局域电场,能增强光与物质的相互作用.本文在导模共振结构的光栅层和基底层之间,引入低折射率的多孔二氧化硅间隔层,显著增强了局域电场与增益介质的接触度.结果表明,引入多孔二氧化硅后,共振产生的电场增强区域上移至激光染料层,增加了激光染料与电场的相互作用,实现了激光出射增强.本文基于时域有限差分法,对结构参数进行分析优化,研究了820 nm共振波长激发下的出射激光特性,得到了连续的激光出射,其能量阈值约为2.5 mJ/cm^2,线宽约为0.3 nm.本文提出的结构实现了对表面局域电场的有效调控,增强了激发光与增益介质的相互作用,不但可应用于激光器,还为其它发光器件的设计提供了参考.  相似文献   

12.
Nanocrystalline ZnO powders can act as gain and scattering medium in a random laser where the light emission can be strongly amplified. In this work, we compare the luminescence properties of samples with different particle sizes in the regime of linear and nonlinear optics. In the high-excitation regime random lasing is observed in all samples. Here, the lasing threshold depends strongly on the size distribution in the ensemble. Additional characterization of the samples has been done by determining the absolute quantum efficiency of the radiative processes in the powder. The values are in the 10% range and the near-edge luminescence is strongly influenced by the particle sizes. We show that by annealing the nanocrystals coalesce to larger polycrystalline grains, which results in a new emission band at 3.333 eV due to the grain boundaries. Furthermore, it is found that in the annealed samples the threshold for random lasing could be considerably decreased.  相似文献   

13.
纳米ZnO粉末中随机激光现象   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
实验采用三倍频Nd:YAG(波长355 nm,脉宽8ns,频率30Hz) 脉冲激光器作为抽运光源,在ZnO纳米粉末(直径~100 nm)中发现了类似激光现象.并用环形腔理论模拟了ZnO的颗粒密度对平均自由程的影响,从理论上证明在纳秒级激光器的抽运下,ZnO纳米粉末也可以发射激光. 关键词: 类似激光 ZnO纳米粉末 平均自由程  相似文献   

14.
吴佳文  程静  余向阳  周建英 《光学学报》2005,25(9):265-1270
为研究飞秒脉冲在共振二能级原子介质中传播较长距离时的演化规律,用时域有限差分的方法数值模拟了5 fs脉冲载波与共振介质相互作用的麦克斯韦布洛赫方程。结果表明,5 fs脉冲的包络与载波的形状基本吻合,变化趋势大体一致,慢变振幅近似和旋转波近似不影响基本结论。在脉冲的谱宽远大于原子介质跃迁线形增宽的条件下,3.2π脉冲演化成2π双曲正割脉冲所经历的过程非常复杂,达到稳态所通过的空间长度大约是面积演化成稳态值所需要的长度的5×104倍。因此,在短距离的面积演化过程中,飞秒脉冲无法保持双曲正割的脉冲形状,只有经过很长的传播距离才能最终到达稳态,形成孤子解。同时,通过比较5 fs和50 fs脉冲的演化情况,得出结论,脉宽越短的脉冲达到稳态所经历的过程越复杂,需要通过的空间距离越长。  相似文献   

15.
This paper describes the synthesis and optical pH sensing properties of a pH indicator dye activated mesostructured silica coated optical fibre. The pH-sensitive dye bromothymol blue was incorporated into the mesostructure sol precursor and thin films/coatings were used for pH-sensing applications without prior removal of the surfactant. The pH sensitivity range and operating wavelength were analysed by absorption measurements on layer dip-coated on glass slides. The pH sensing properties of coated optical fibre were tested by evanescent wave method. Experiments were carried out by using a series of solutions of known pH. No leaching was observed (except at very high pH) and an excellent reversibility was obtained between pH=2 and 5.  相似文献   

16.
Using the time-dependent theory, we calculate the random-laser emission spectra in a two-dimensional strongly disordered medium. The calculation results show that in low dimensional systems, such as thin- film disordered media and planar waveguides, the larger the difference of the refractive indices between the scattering and background media, the smaller the lasing threshold. We also reveal the existence of multi-mode survival and mode competition. We experimentally obtain the emission spectra of a dye solution with Al particles doped at different pumping energies, and the experimental results agree well with the calculated ones.  相似文献   

17.
郭英楠  李旭峰  潘石  王乔  王硕  吴永宽 《中国物理 B》2012,21(5):57301-057301
Indentations etched on the output surface of a metallic mask are proposed to produce fine lithographic patterns with a resolution of 500 nm using the finite-difference time domain(FDTD) method.Such a designed mask is capable of enhancing near field lithography(NFL) resolution more than three times compared with the structure without indentations.The simulation results show that the interference disturbance between the adjacent lithographic channels can be eliminated efficiently by employing the indentations.As a straightforward consequence,the channel-to-channel interspaces can be shortened significantly,maintaining a uniform field distribution and high contrast.  相似文献   

18.
The spectrum behavior evolution and the threshold of random lasing depending on the way of photon walk randomization in an active random medium were investigated. The following three ways of photon walk randomization were implemented: multiple light scattering by corundum and silica particles embedded into a solid polymer solution of dye (astrafloxin), multiple light reflection at sub-millimeter extensive air pores (mean diameter 200 μm) produced in the medium, and the combined action of both these effects. The most effective lasing is observed in the case of an active medium with air pores and scattering particles in the interpore space. Such a combined porous scattering medium acts as a network of dielectric waveguides transmitting effectively the random light. This spatial structure of the random active medium significantly increases the photon path in the medium, thereby promoting photon multiplication due to stimulated emission. In this combined medium the random lasing reveals the narrowest spectrum, the lowest threshold, and the highest density of spectral energy in the spectrum maximum.  相似文献   

19.
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