专利名称：一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法
技术领域：
本发明涉及随机激光技术领域，尤其涉及一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法。
背景技术：
随机激光由于其特殊的反馈机制而具有工作波长特定、制造方便、成本低廉等优点，并因其在文档编码、敌我鉴别、平板显示、集成光学、远程温度传感等领域的潜在应用而引起广泛关注。在半导体及激光晶体粉末，掺杂纳米颗粒的染料溶液及聚合物，染料渗透的蛋白石、生物组织、烧结玻璃、光纤以及掺杂染料的液晶材料等无序增益系统中，当多重散射的强度足以将光子在增益介质中的游走路程增大到大于增益长度，使有效泵浦体积大于临界体积，系统中的增益将大于损耗，在扩散及局域模式就可以得到相干随机受激辐射。波长可调的激光器在光控化学反应、光谱学、光通讯等领域具有重要应用。在随机激光器的无序增益体系中，基于液晶的系统由于其部分有序及可控性好的优点而很受关注。目前对随机激光的波长调控有温度、电场等外部控制方法，在温度调控中通过在向列相范围内将温度改变 V，对随机激光出射光中的ο光和e光分别实现了 2. 6nm和6. 3nm的波长调控，电场调控中在30V电压范围内实现对出射波长50nm的调控。但这些方法的操作复杂，受环境条件影响大，利用制作过程中对样品厚度等参数的控制来实现随机激光自调控的技术还没有被研究。改变样品厚度除了影响有效泵浦体积与临界体积的相对大小而影响出射特性外，对于液晶基随机体系，垂直基板方向中间部位液晶的取向有序程度将会随样品厚度变化，从而影响相邻微畴间折射率及介电张量微差的变化，导致扩散常数及散射强度的改变并最终体现在受激发射光的不同特性上。
发明内容
本发明的目的在于针对通过改变温度、电场等方式来调节随机激光受激辐射特性的不容易控制等问题，提供一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，该调控方法能通过泵浦光激励随机增益系统不同厚度处来调节随机受激辐射的出射光谱，实现动态调控受激福射。本发明采用的技术方案为一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，包括以下步骤
(1)首先将两种不同厚度的垫片分别垫在随机激光器两块玻璃基板之间的两个端部，制作成厚度梯度变化的楔形夹层结构，上述两种垫片的厚度范围为3-300μπι ;
(2)之后将无序增益介质灌进所述楔形夹层中；
(3)随后用汇聚透镜将泵浦光束汇聚到随机激光器的无序增益介质层中，当光泵浦随机激光器不同厚度处时，就会在前向和背向探测到不同波长的出射光，而无须进行电场、温度等调控。
图2中实验结果显示，随机激光器的出射光波长和光泵浦处随机激光楔形结构厚度的关系满足公式λ =0. 0442d+565. 8 ;其中λ为随机激光器出射光波长，单位为nm ；d为光泵浦处随机激光楔形结构的厚度，单位为μπι。作为优选，所述无序增益介质可以为溶有激光染料溶液增益介质的液晶，此时在制作楔形结构前可以对玻璃基板进行摩擦取向预处理；对于液晶基无序增益介质，可以通过加入单体，制作成可弯曲的聚合物分散液晶激光器；无序增益介质还可以为掺有散射颗粒的激光染料溶液。有益效果本发明方法在保证动态调控随机激光出射特性的同时，无须改变环境 温度、电场、光照等条件，结构简单，制作方便，受环境干扰小；利用大面积的光泵浦可以获得宽谱的激光束。
图I为本发明实施例的结构示意 其中1、玻璃基板，2、垫层，3、液晶，4、染料溶液；
图2为实验中测得的，随机激光器的出射光波长和厚度的关系；
其中实点为实验数据点，实线为线性拟合曲线X=0.0442d+565.8，可以看出实验结果能在实验误差范围内很好地满足拟合公式。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明。如图I所示一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，包括以下步骤 (O首先将两种不同厚度的垫片2分别垫在随机激光器两块玻璃基板I之间的两个端
部，制作成厚度梯度变化的楔形夹层结构，上述两种垫片2的厚度范围为3-300 μ m ；
(2)之后将无序增益介质灌进所述楔形夹层中；
所述无序增益介质可以为溶有激光染料溶液4增益介质的液晶3，此时在制作楔形结构前可以对玻璃基板进行摩擦取向预处理；同时可以制作成厚度梯度变化的聚合物分散液晶(PDLC);无序增益介质还可以为掺有散射颗粒的激光染料溶液。(3)随后用汇聚透镜将泵浦光束汇聚到随机激光器的无序增益介质层中，当光泵浦随机激光器不同厚度处时，就会在前向和背向探测到不同波长的出射光；
随机激光器的出射光波长和光泵浦处随机激光楔形结构厚度的关系满足公式λ =0. 0442d+565. 8 ;其中λ为随机激光器出射光波长，单位为nm ；d为光泵浦处随机激光楔形结构的厚度，单位为ym。当受聚焦光束泵浦处的随机激光楔形夹层结构的厚度为3μπι时，出射波长为
565.9nm。当受聚焦光束泵浦处的随机激光楔形夹层结构的厚度为15 μπι时，出射波长为
566.4nm。当受聚焦光束泵浦处的随机激光楔形夹层结构的厚度为125 μπι时，出射波长为571. 3nm。当受聚焦光束泵浦处的随机激光楔形夹层结构的厚度为300 μ m时，出射波长为579nm。本发明方法无须进行外部 电场、温度等调控，操作简单、受环境干扰小，其可连续调节的宽谱输出在光控化学反应、光谱学、光通讯等领域中具有重要应用前景。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)首先将两种不同厚度的垫片分别垫在随机激光器两块玻璃基板之间的两个端部，制作成厚度梯度变化的楔形夹层结构，上述两种垫片的厚度范围为3-300 ii m ; (2)之后将无序增益介质灌进所述楔形夹层中； (3)随后用汇聚透镜将泵浦光束汇聚到随机激光器的无序增益介质层中，当光泵浦随机激光器不同厚度处时，就会在前向和背向探测到不同波长的出射光； 所述随机激光器的出射光波长和光泵浦处随机激光楔形结构厚度的关系满足公式入=0. 0442d+565. 8 ;其中\为随机激光器出射光波长，单位为nm ；d为光泵浦处随机激光楔形结构的厚度，单位为ym。
2.根据权利要求I所述的一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，其特征在于所述无序增益介质为溶有激光染料溶液增益介质的液晶，此时在制作所述楔形结构前对玻璃基板进行摩擦取向预处理。
3.根据权利要求2所述的一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，其特征在于对于液晶基无序增益介质，通过加入单体，制作成可弯曲的聚合物分散液晶激光器。
4.根据权利要求I所述的一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，其特征在于所述无序增益介质为掺有散射颗粒的激光染料溶液。
全文摘要
本发明公开了一种通过改变厚度调控随机激光器出射波长的方法，包括以下步骤首先将两种不同厚度的垫片分别垫在随机激光器两块玻璃基板之间的两个端部，制作成厚度梯度变化的楔形夹层结构，上述两种垫片的厚度范围为3-300μm；之后将无序增益介质灌进所述楔形夹层中；随后用汇聚透镜将泵浦光束汇聚到随机激光器的无序增益介质层中，当光泵浦随机激光器不同厚度处时，就会在前向和背向探测到不同波长的出射光，而无须进行电场、温度等调控。本发明方法在保证动态调控随机激光出射特性的同时，无须改变环境温度、电场、光照等条件，结构简单，制作方便，受环境干扰小；利用大面积的光泵浦可以获得宽谱的激光束。
文档编号H01S3/06GK102761058SQ20121023808
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者侯聪, 叶莉华, 尹志乐, 崔一平, 赵翀 申请人:东南大学