[发明专利]光泵浦SiO2-Rh6G凝胶随机激光器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光泵浦SiO₂‑Rh6G凝胶随机激光器及其制备方法，光泵浦SiO₂‑Rh6G凝胶随机激光器包括泵浦光源、螺旋衰减片、聚焦凸透镜以及SiO₂‑Rh6G凝胶材料；泵浦光源的出射光经过螺旋衰减片后再经过聚焦凸透镜，使其汇聚为一个聚焦光束，然后聚焦光束垂直入射到SiO₂‑Rh6G凝胶材料表面，再经SiO₂‑Rh6G凝胶材料的多重散射和增益，最终得到随机激光器的发射光谱。本发明利用性能优良且价格相对较低的SiO₂‑Rh6G凝胶材料作为随机激光器的无序散射增益介质，有效地解决了现有技术中随机激光器的发射阈值较高、效率较低且使用成本偏高的问题，在科学研究及工业生产中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于光学激光器技术领域，具体涉及一种光泵浦SiO₂-Rh6G凝胶随机激光器及其制备方法的设计。

背景技术

1968年，前苏联学者Letokhov首次提出了随机增益介质中存在光的受激放大现象，并通过求解扩散方程计算其光学特性。然而，当时人们却普遍认为随机增益介质中的多重散射不利于激光发射，因此在随后的25年中，该理论一直未被重视。直到1994年，N.M.Lawandy 等人用激光泵浦掺杂了TiO₂散射颗粒的Rh6G胶体溶液，观测到随机激光现象，Letokhov的开创性理论才开始得到人们的广泛关注。随机激光器是一种非传统的激光器，它不需要常规的谐振腔，而是依靠光子在无序增益介质中的多重散射来获得光的增益效果。这种独特的产生机制不仅让它有了工程技术的优势和理论研究的诱人前景，而且在激光涂料、激光显示、生物组织探测等众多领域有巨大的潜在应用。

近年来，各种新型的随机激光器实验相继被报道，这些实验的创新点主要是基于新型的散射机制与不同的发光材料，这些随机激光器的发射阈值较高、效率较低且使用成本偏高。目前涉及SiO₂凝胶随机激光器的研究还不是很多，特别是光泵浦SiO₂-Rh6G凝胶随机激光器还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中随机激光器的发射阈值较高、效率较低且使用成本偏高的问题，提出了一种光泵浦SiO₂-Rh6G凝胶随机激光器及其制备方法。

本发明的技术方案为：一种光泵浦SiO₂-Rh6G凝胶随机激光器，包括泵浦光源、螺旋衰减片、聚焦凸透镜以及SiO₂-Rh6G凝胶材料；泵浦光源的出射光经过螺旋衰减片后再经过聚焦凸透镜，使其汇聚为一个聚焦光束，然后聚焦光束垂直入射到SiO₂-Rh6G凝胶材料表面，再经SiO₂-Rh6G凝胶材料的多重散射和增益，最终得到随机激光器的发射光谱。

优选地，随机激光器还包括反射镜，反射镜位于聚焦凸透镜和SiO₂-Rh6G凝胶材料之间，用于调整聚焦光束的方向。

优选地，泵浦光源为脉冲激光器，其出射光为波长为532nm的绿色激光；所述螺旋衰减片的衰减率根据泵浦光源的能量选择为10％～90％，聚焦凸透镜的焦距为200mm～800mm，反射镜为镀银的全反射镜。

优选地，SiO₂-Rh6G凝胶材料为具有发射随机激光特性的掺Rh6G多孔SiO₂凝胶材料，作为散射介质的材料，SiO₂-Rh6G凝胶材料的孔径大小为300nm～900nm。

优选地，随机激光器的发射光谱由光纤光谱仪进行观测，观测方向为与SiO₂-Rh6G凝胶材料表面呈60度的环面上随机选取一个固定的方向，光纤光谱仪与计算机通过数据采集线连接。

本发明还提供了一种光泵浦SiO₂-Rh6G凝胶随机激光器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：