[发明专利]一种随机激光器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种随机激光器，包括增益介质，所述增益介质为石墨二炔纳米片。本发明随机激光器采用石墨二炔纳米片作为增益介质，石墨二炔纳米片在可见光区域中显示出色的光发射性能，光子跃迁服从三能级能量结构规定，同时显示宽带发射光谱在450～700nm之间，波长短于400nm的光子是一种有效的激发源。本发明还提供了该随机激光器的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及随机激光器技术领域，具体涉及一种随机激光器，本发明还涉及该随机激光器的制备方法和应用。

背景技术

半导体激光器泵浦的固态激光器是以激光二极管序列作为泵浦源，以固体激光材料作为增益介质的激光产生装置。全固态激光器具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、光束质量高等优点，市场需求十分巨大。全固态激光技术是目前我国在国际上为数不多的从材料源头到激光系统集成拥有整体优势的高技术领域之一，具备了在部分领域加速发展的良好基础，但是在没有反射镜的情况下，由无序增益介质提供的相干激光源存在巨大的需求缺口。

随机激光器是一种新型光纤激光器，与常规固态激光器相比,随机激光器的角度分布可以完全覆盖4π的立体角，得益于其无谐振模式、更好的稳定性、更高的可靠性、更简单的结构等优势,近年来在高功率/高效率、宽谱发射、低相干性等多类型新光源探索方面得到了长足的发展。随机激光器是直径只有微米量级的非传统微腔激光器，特点是在具有增益的无序介质中可以形成受激辐射现象。传统激光器中，反馈机制来源于激光腔对光波的限制作用；而随机激光器中，为系统提供反馈机制的是介质无序性所造成的多重散射。随机激光器可以嵌入光子晶体中作为光源，将其散布在流体中测量流体分布；也可以作为平面光显示器中的光源，应用较为广泛。

另外，半导体纳米片，诸如CdSe，PbSe，ZnO和钙钛矿的量子点已被生动地研究为有效的增益介质，然而，它们的生物医学毒性、光频率的窄调整以及材料的固有不稳定性仍然是要克服的障碍。开发出一种生物相容性高、宽调整以及稳定性好的半导体纳米片并应用于随机激光器成为热点和难点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种随机激光器，本发明还提供了该随机激光器的制备方法及其在作为光源上的应用，通过提供一种新型的随机激光器，以解决现有激光器存在的光频率的窄调整、固有不稳定性等缺陷。

第一方面，本发明提供了一种随机激光器，包括增益介质，所述增益介质为石墨二炔纳米片。

本发明随机激光器采用石墨二炔纳米片作为增益介质，石墨二炔纳米片在可见光区域中显示出色的光发射性能，光子跃迁服从三能级能量结构规定，同时显示宽带发射光谱在450～700nm之间，波长短于400nm的光子是一种有效的激发源。石墨二炔纳米片作为一种无序增益介质，可以低成本制造并涂在任意形状的基底上。将小增益培养基注射到特定的生物组织中还可以使其具有独特的发射特性，由此可应用于生物成像和诊断。常规激光器中由于2π相反射镜回弹而引起的激光器模式和频率限制已被随机激光器打破。此种情况下，光在系统中会经历多次散射，从而可以填充光谱空白、白色激光源和无斑点成像等。

优选的，所述增益介质为石墨二炔薄膜，所述石墨二炔薄膜包含石墨二炔纳米片；

所述石墨二炔薄膜的面积为1～5cm²。

更优选的，所述石墨二炔薄膜的面积为3cm²。

优选的，所述石墨二炔纳米片的晶格条纹为0.294nm，所述石墨二炔纳米片的拉曼光谱有四个特征峰，分别是1378cm^-1、1575cm^-1、1920cm^-1和2168cm^-1。

优选的，所述石墨二炔纳米片的X射线光电子能谱有四个峰，分别是284.4eV、284.9eV、286.2eV和288.5eV。

第二方面，本发明提供了一种随机激光器的制备方法，包括以下步骤：