[發明專利]一種摻雜磁性納米粒子的開關可控的液體隨機激光器

有效

• 申請號: 201410025020.4
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103762494A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 葉莉華;陸錦程;王著元;呂聰生;王葉軒;崔一平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及液體隨機激光器領域，尤其是一種摻雜磁性納米粒子的開關可控的液體隨機激光器。

背景技術

近年來，隨機激光已經成為國際激光學界的熱門研究領域。隨機激光器不同于傳統的激光器，它通過輻射光在無序增益介質中的多重散射得到光學反饋，從而得到光放大。迄今為止，研究人員已經陸續在半導體、激光晶體粉末、摻雜納米粒子的染料溶液及聚合物薄膜、光子晶體、液晶、生物組織等無序增益介質中觀察到了輻射譜線變窄，強度增大，具有明顯閾值的隨機激光現象。

摻雜納米粒子的隨機激光器其反饋機制來自于納米粒子的多重散射，可通過改變摻雜納米粒子的濃度控制體系的散射強度。現有技術的隨機激光器中的納米散射粒子有SiO2、TiO2、Al2O3、Au、Ag等，這類納米粒子的摻雜濃度不易在隨機激光工作的時候進行實時改變，難以實現實時開關調控。

同時，現有技術中的開關可控的隨機激光器主要為電場或磁場調控的液晶隨機激光器，液晶隨機激光器在工作中極容易受外界溫度影響，工作狀態很不穩定。

設計一種工作狀態穩定，輕易實現開關調控的隨機激光器，成為了本領域的重要研究方向。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術的不足，本發明提供一種摻雜磁性納米粒子的開關可控的液體隨機激光器，通過外加磁場引起溶液中磁性散射粒子的定向移動，從而控制泵浦區域的散射強度，實現隨機激光的開關。

技術方案：一種摻雜磁性納米粒子的開關可控的液體隨機激光器，包括封閉容器、激光染料溶液、散射粒子、聚焦透鏡和光泵浦裝置；

聚焦透鏡位于封閉容器和光泵浦裝置之間；激光染料溶液和散射粒子置于封閉容器中；其特征在于，包括一組磁性元件；所述散射粒子為磁性納米粒子；

初始狀態下，所述磁性納米粒子置于封閉容器中，均勻分布在激光染料溶液中；

一組磁性元件分別置于密封容器相對的兩側，與軸心位于同一平面；每個磁性元件分別設有開關。

封閉容器的材料在泵浦光波段和染料出射波段透明。

激光染料溶液中染料的濃度為1.0×10^-5mol/L～1.0×10^-2mol/L；所述磁性納米粒子在激光染料溶液中的摻雜濃度為1.0×10¹¹/cm³～1.0×10¹⁴/cm³。

一組磁性元件為兩個完全相同的鐵芯螺旋線圈，鐵芯螺旋線圈控制簡單，產生的磁場穩定度高。

有益效果：

（1）選用磁性納米粒子，可在工作時通過控制外加磁場改變散射區域粒子濃度，方便的改變泵浦區域的散射強度，從而改變隨機增益介質中的光學反饋強度，達到開關目的，達到開關目的；

（2）相對現有技術，工作狀態穩定，不易受環境溫度影響；

（2）裝置結構簡單，更容易集成，可輕易實現控制，使應用范圍更廣。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。

如圖1所示，一種摻雜磁性納米粒子的開關可控的液體隨機激光器，包括封閉容器1、激光染料溶液2、散射粒子3、一組磁性元件4、聚焦透鏡5和光泵浦裝置6；

聚焦透鏡5位于封閉容器1和光泵浦裝置6之間；激光染料溶液2和磁性納米粒子置于封閉容器1中；

初始狀態下磁性納米粒子均勻分布在激光染料溶液2中；

本實例中，一組磁性元件4為兩個完全相同的鐵芯螺旋線圈，分別置于密封容器1相對的兩側，兩個磁性元件4與軸心L位于同一平面，每個磁性元件4與密封容器1軸心L的距離相等，每個磁性元件4分別設有開關。需要指出的，磁性元件不僅限于鐵芯螺旋線圈，能是實現磁場開關功能的磁性元件即可。

封閉容器1的材料在泵浦光波段和染料出射波段透明，本實例中選用石英作為原材料，應當指出，該材料可以是滿足條件的任何材料，不僅限于石英。

磁性納米粒子為介電體納米粒子中內嵌磁核的結構。本實例中，優選的磁性納米粒子為Fe3O4@SiO2（四氧化三鐵核-二氧化硅殼）結構的納米粒子，Fe3O4核的直徑為10～100nm，SiO2殼厚為100～700nm。