[發明專利]一種基于非晶鉍酸鹽的超寬帶隨機激光散射材料、激光器件及制備與應用

有效

• 申請號: 201810335416.7
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108512029B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 孟憲賡;劉陽
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01S3/30
• 分類號: H01S3/30
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種基于非晶鉍酸鹽的超寬帶隨機激光散射材料、激光器件及制備與應用，該散射材料包括如下摩爾百分比的化學組成：Bi₂O₃：45?65％，B₂O₃：20?35％，Ga₂O₃：0?20％。將所需原料混合后在高溫熔化，高溫熔體經壓制成型后在玻璃轉變溫度附近退火，然后將塊狀材料球磨成粉末，所制得粉末材料用于構建懸浮液、固體壓片、基片旋涂膜等各種可以提供隨機激光共振光學反饋的構造，通過改變增益介質的種類，用不同波長的激光去激發，在530?870nm的寬譜范圍內觀察到超寬帶隨機激光。本發明制作方法簡單，形式靈活，可很好的用于光通信、數字存儲和能量轉換及其他領域。

技術領域

本發明涉及激光器件技術領域，尤其涉及可調控的超寬帶隨機激光散射材料、激光器件及制備與應用。

背景技術

近年來，隨機激光的研究成為微納激光領域的熱門課題。隨機激光在產生機理及發光特性上與傳統激光器存在許多顯著的不同,隨機激光輻射源自具有光活性的無序介質,通過輻射光在介質中的多次散射提供光學反饋,從而獲得較大的增益,無需外加諧振腔即可實現激光共振。隨機激光具有全方位發射的特點,且觀察角度不同時,譜線結構和發射強度也會發生變化,發光特性在時間、空間、和光譜上隨機波動。與傳統激光相比，隨機激光具有制備工藝簡單、成本低的顯著優點，而且具有獨特的發射特性。

1966年,前蘇聯科學家Basov等人[Prog.Quant.Electron.1970,1:107-185]采用散射平面替代傳統激光諧振腔的一個反射鏡,構成一種可提供非諧振反饋的激光諧振腔。1968年,Letokhov[J.Exp.Theor.Phys.1968,26:835-840]首次理論計算了隨機增益介質中的光放大行為。隨機激光器具有獨特的物理機制,在微納光子學的基礎研究中具有重大的研究意義，并在光子集成、納米光電子器件、光學傳感、特殊波段激光產生、激光防偽、醫學成像等諸多領域具有廣闊的應用前景。

然而，迄今為止報道的高效可控的隨機激光主要是通過利用晶態的散射中心(例如ZnO，ZrO₂，和TiO₂)來實現的，例如，1994年,美國布朗大學Lawandy教授[Nature,1994,368:436-438]首次從實驗上報道了含有二氧化鈦納米散射顆粒的染料溶液可實現受激輻射放大。1999年,美國西北大學Hu Cao教授[Phys.Rev.Lett.1999,82:2278-2281]等人通過納米氧化鋅顆粒實現了相干隨機激光輸出。然而，上述晶態的散射中心通常是通過化學途徑獲得，具有制備復雜、成本高、產益低和難以實現大范圍集成的顯著缺點。

中國專利文件CN105762634A公開了一種偏振度可調的柔性薄膜隨機激光器及其制備方法。隨機激光器為膜狀結構，由聚乙烯醇、多元醇、染料向列相液晶微滴組成，多元醇和染料向列相液晶微滴位于聚乙烯醇構成的薄膜內。本發明基于向列相液晶的光學各向異性，在激光泵浦條件下，通過機械拉伸含染料向列相液晶微滴的聚乙烯醇薄膜，改變向列相液晶分子在聚乙烯醇薄膜中的取向，實現偏振度可調的隨機激光出射，且隨機激光偏振方向平行于拉伸方向。

但該種隨機激光器構造僅限于薄膜結構，以液晶材料作為散射體，具有成本高，難以實現超寬帶的顯著缺點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于非晶鉍酸鹽的超寬帶隨機激光散射材料、激光器件及制備與應用。

本發明的技術方案如下：

一種超寬帶隨機激光散射材料，該散射材料包括如下摩爾百分比的化學組成：Bi₂O₃：45-65％，B₂O₃：20-35％，Ga₂O₃：0-20％。