[發明專利]基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器

在審

• 申請號: 201710440883.1
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107221829A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 胡志家;夏江營;李亞鑫;陳先先;謝康
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;G02B6/02;B29C39/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及光纖隨機激光器領域，具體是一種基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器。

背景技術

在最近幾年的研究中無序和非周期性光子成為一個研究熱點。科學家們研究如何駕馭不規則且對光有強烈隨機散射的無序介質。在隨機材料中光擴散是一個普遍的物理現象。最近，研究者們發現光波在隨機材料傳輸過程中蘊含著許多豐富有趣的物理學現象。光在無序結構中傳輸會發生多重散射而不會損失它的光波特征，同時光波在散射過程中和散射之后都能發生干涉效應。又因為光散射是彈性散射，所以光學信息不會損失掉。另外由于互易性，原則上光的散射完全是可逆的。這些特點導致光在無序介質中傳輸產生一系列有趣的物理效應，同時在無序光子學方面將會有巨大的應用潛力，例如如果光通過無序散射介質，例如生物組織，并且能成像出來的話，將在生物醫學上有很大的進步，同時將對醫學成像，光遺傳學，及動態光療產生巨大的影響。

隨機激光是一種非傳統類型的激光，不需要傳統激光器所需要的反射鏡構成的諧振腔，它只依賴增益介質和無序散射介質獲得反饋和光。研究者對于隨機激光的特殊性質產生了濃厚的興趣。研究者發現可以在許多體系中得到隨機激光，例如增益介質和納米顆粒的懸浮液，含銀納米粒子的聚合物薄膜，金屬納米粒子，π-共軛聚合物和滲透的蛋白石系統。然而，傳統的無方向性特征的隨機激光系統已經在很大程度上限制了它們的應用。作為一種新型的激光器，隨機激光的高閾值和無方向性阻礙其發展。為了解決這兩個難題，人們嘗試利用一維和二維結構束縛隨機激光從而得到具有低閾值和一定方向性的隨機激光發射。聚合物光纖由于他們柔性好、易于處理、經濟及較大的數值孔徑等特點受到越來越多的受到關注。聚合物光纖被廣泛應用于各種領域，例如短距離光通信、光纖傳感器及照明裝置。隨著無序聚合物光纖的發展，越來越多的工作集中在聚合物光纖放大器和聚合物光纖隨機激光器領域。

發明內容 本發明的目的是提供一種基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，以解決現有技術存在的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，包括纖芯和包層，其特征在于：所述纖芯材料為納米顆粒、引發劑過氧化二月桂酰、增益介質摻雜的甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸芐酯共聚物，所述包層材料為甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的共聚物。

所述的基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，其特征在于：所述纖芯中，摻雜的納米顆粒為二氧化硅、二氧化鈦、硫化鎘量子點、POSS納米顆粒中的任意一種。

所述的基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，其特征在于：所述纖芯中，摻雜的增益介質為PM597、PM567、羅丹明6G中的任意一種。

所述的基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，其特征在于：構成包層的共聚物中，甲基丙烯酸甲酯的質量為構成包層的共聚物總質量的10%-70%，丙烯酸丁酯的質量為構成包層的共聚物總質量的30%-90%。

所述的基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，其特征在于：整個光纖激光器中，甲基丙烯酸甲酯的質量分數為0wt.%-85wt.%，甲基丙烯酸芐酯的質量分數為0wt.%-30wt.%，丙烯酸丁酯的質量分數為17wt.%-21wt.%，摻雜的增益介質的質量分數為0.1wt.%-0.4wt.%，過氧化二月桂酰的質量分數為0.5wt.%-1.5wt.%，摻雜的納米顆粒的質量分數為0.01wt.%-0.1wt.%。

所述的基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器，其特征在于：制備過程包括以下步驟：

（1）、利用Teflon 法，將甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的共聚物先制作成空芯聚合物預制棒作為包層；

（2）、將構成纖芯的甲基丙烯酸甲酯和甲酯丙烯酸芐酯、納米顆粒、引發劑過氧化二月桂酰、增益介質按各自重量百分比注入到步驟（1）得到的空芯聚合物預制棒中；

（3）、將步驟（2）得到的預制棒熱固化，熱固化之后得到不同含量納米顆粒摻雜的增益無序聚合物光纖預制棒；

（4）、將納米顆粒摻雜的增益無序聚合物光纖預制棒在拉絲塔下拉制，制得基于納米顆粒摻雜的無序聚合物光纖隨機激光器。