[发明专利]一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射波长的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射的方法。该系统以纳米 TiO₂散射颗粒和若丹明6G两种物质构成增益散射随机介质，飞秒激光作为增益散射随机介质的泵浦光源，并用光波调制函数Fe(x)来匹配空间光波调制器的空间透射率g(x)来实现泵浦光强的空间精确调制，从而实现对双峰辐射的有效控制。

背景技术

近几十年来，国内外学者已经在不同介质中发现过强度较高的随机激光辐射，尤其以美国西北大学的H.Cao等人在ZnO半导体随机介质中观察到的现象为代表。他们以环形腔和光子局域化理论较为理想地表述了随机介质内的发光特性，这些特性与传统的激光器的受激辐射明显不同。随机激光辐射是在泵浦光的激励下，光波被加入到增益材料中的高密度散射材料多次散射后形成随机的闭合回路。

随后，包括Lawandy在内的很多科学家在掺有散射颗粒的特定染料溶液中发现了双峰辐射现象。比较通用的一种理论解释是Vaveliuk的“单体—二聚体”理论：双峰辐射是由于两种荧光聚集体单体和二聚体的存在，它们之间存在着能量交换，该过程主要是单体的上能级粒子到二聚体的上能级的一个无辐射跃迁过程。整个双峰辐射过程可以拆分为两组相关联的辐射场，把两个辐射场强在时间序列上相加，进行傅里叶变换，能得到双峰辐射的频谱图。由于两个主峰位于特定的中心频率附近，比较容易区分，而对于辐射主峰和其周边的毛刺小峰反而不容易区分。本发明提出了一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射的方法，可以有效地筛选出主峰而滤除小峰。

发明内容

本发明提供了一种有效控制特定染料随机介质中双峰辐射的方法。该方法能够准确地区分出以在掺有纳米散射颗粒TiO₂的若丹明6G的随机介质中双峰辐射的主峰和毛刺小峰，并有效地控制输出波长。

本发明的技术方案如下：

包括飞秒激光泵浦源1、空间光波调制器2、增益散射随机介质3。其中：

飞秒激光泵浦源1作为增益散射随机介质3的泵浦光源,通过空间光波调制器2垂直入射到增益散射随机介质3上。通过以下方法来匹配空间光波调制器2的空间透射率g(x):通过特定中心频率的窄带泵浦光源对各光波模式_、、_、等实现单频泵浦激励，得到各光波模式所对应的空间振幅分布，如图5所示。提取各个光波模式所对应空间振幅分布的外包络线，并归一化得到光波调制函数Fe(x)，

如图6所示。并用光波调制函数Fe(x)来匹配空间光波调制器2的空间透射率g(x)来实现泵浦光强的空间精确调制，从而有效地筛选出双峰辐射现象中的辐射主峰和毛刺小峰。增益散射随机介质由纳米散射颗粒TiO₂和若丹明6G两种物质组成，随机介质产生双峰辐射现象，其中包含两个主峰以及主峰周围的若干小峰。增益散射随机介质3中增益介质层和散射介质层交替排列；其中增益介质层的介电常数为，厚度为随机变量；散射介质层的介电常数为，厚度为常量。

   所述的双峰辐射所对应的两个辐射跃迁过程不是完全独立的，它们之间存在能量交换，这个能量交换除了二次吸收效应之外，还包括单体的上能级粒子到二聚体的上能级的一个无辐射跃迁过程。所以把两种能级结构合在一起写成改进型的能级系统，其中将单体辐射跃迁的泵浦速率设定为固定值，二聚体辐射跃迁的泵浦速率设定为变量。

    本发明的有益效果在于：本发明方法可以有效地控制随机激光器的输出波长，尤其可以筛选出随机激光器中以掺有纳米散射颗粒TiO₂的若丹明6G染料随机介质中双峰辐射中的辐射主峰和毛刺小峰。

附图说明

图1为本发明的结构示意图：1. 飞秒激光泵浦源、2.空间光波调制器、3.增益散射随机介质。

图2为随机介质的改进型能级系统的示意图。

图3为不同时刻随机介质内电场振幅的空间分布示意图。

图4为随机介质中双峰辐射光谱图。        

图5为各光波模式对应的空间振幅分布图。

图6为归一化光波调制函数Fe(x)。

图7为调制之后随机介质的输出光谱图。

具体实施方式：