聚合物纤维随机激光及其统计学的研究

论文摘要

自从Letokhov从理论上提出形成随机激光的必要条件即无序系统中的增益大于损耗以来,学者们在随机激光领域做了大量研究。随机激光具有低成本,易制造,低空间相干性和小尺寸的特性,因而受到学术界的广泛关注,其中随机激光在掺杂激光染料的随机系统中被广泛研究。本论文中我们引进了新型有机/无机杂化激光染料N,N’-二-（3-异丁基多面体齐聚硅氧烷）丙基二亚胺（DPP）,并研究了它的随机激光特性。有机/无机杂化激光染料是一种包括散射介质和增益介质在内的有源散射介质,DPP是由增益介质二酰亚胺（PDI）和散射介质多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）构成的,无机POSS纳米颗粒加入有机单体结构有助于提高激光染料的随机激光稳定性。我们证明了有机/无机杂化激光染料掺杂的随机激光体系中的非相干随机激光向相干随机激光的转变。同时,我们发现与传统的激光染料相比有机/无机杂化染料DPP具有较长的激光寿命,这归因于无机POSS基团抑制了激光染料的光漂白效应。在激光染料中,因为商业长波长激光染料（≥650 nm）对基础泵浦激光（532nm）的低吸收率使其应用遭到了极大限制。本论文中针对这一限制,我们利用静电纺丝技术制备PM597/NB掺杂的聚合物纤维搭建F?rster共振能量转移（FRET）系统,研究能量转移中的随机激光现象。F?rster共振能量转移系统通过供/受体染料对,加强了长波长激光染料对基础泵浦波长（532nm）的低吸收率,成功实现了F?rster共振能量转移随机激光。同时通过将无序系统与其他系统类比,我们观察到了随机激光中的自旋玻璃现象,尤其是对称破缺现象。本文中我们报道了一个具有复杂能级的F?rster共振能量转移辅助的静电纺丝随机激光中的玻璃态行为,在不同能量泵浦下,在随机激光中观察到了清晰的顺磁相和自旋玻璃相之间的跃迁,即对称破缺。以能量转移为基础的随机激光中的副本对称破缺现象的发现丰富了随机激光研究领域中的物理理论,并提供了一种新的统计分析方法,为具有复杂能级的激光的再加工提供了一种新的统计分析方法。量子级联激光器就是复杂能级激光器中的代表。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 随机激光简介
•   1.2 有机/无机杂化激光染料的研究价值及发展
•   1.3 基于共振能量转移的电纺丝光纤的微纳随机激光的研究价值及发展
•   1.4 随机激光体系中副本对称破缺简介及发展
•     1.4.1 自旋玻璃理论中的对称破缺现象
•     1.4.2 随机激光中对称破缺现象的研究
•   1.5 本文工作
• 2 有机/无机杂化激光染料的非相干向相干随机激光的转换
•   2.1 引言
•   2.2 实验样品的制备
•     2.2.1 实验材料及仪器设备
•     2.2.2 试验样品的制备及测量
•     2.2.3 实验样品的测试装置及方法
•   2.3 对比染料样品的光学基础特性研究
•   2.4 不同随机系统中的随机激光发射特性研究
•     2.4.1 不同激光染料掺杂的溶液体系中随机激光发射及其特性研究
•     2.4.2 不同激光染料掺杂传统聚合物薄膜体系中的随机激光发射及其特性研究
•     2.4.3 不同激光染料掺杂的半聚合法聚合物薄膜体系中的随机激光发射及其特性研究
•   2.5 半聚合法聚合物薄膜体系中相干随机激光的特性分析
•     2.5.1 相干随机激光峰的傅里叶转换
•     2.5.2 缺陷波导缺陷聚合物波导薄膜的随机激光发射和远场图像
•     2.5.3 相干随机激光的随机性研究
•     2.5.4 新型有机/无机杂化染料的意义表征
•   2.6 本章小结
• 3 基于F?rster共振能量转移的电纺丝光纤的微纳随机激光
•   3.1 引言
•   3.2 试验样品的制备
•     3.2.1 实验材料及仪器设备
•     3.2.2 电纺丝光纤的制备及共振能量转移系统的搭建
•   3.3 实验样品种类及测试装置
•   3.4 随机激光能量转移的光学物理基础
•     3.4.1 不同实验样品的荧光光学特性
•     3.4.2 共振能量转移过程的基础光学分析
•   3.5 基于共振能量转移的电纺丝光纤随机激光
•     3.5.1 随机激光能量转移效率表征
•     3.5.2 能量转移随机激光的光谱特性
•     3.5.3 多增益体系随机激光的光谱波动特性
•     3.5.4 多增益体系随机激光的非线性特征
•   3.6 本章小结
• 4 多增益随机激光体系中的副本对称破缺
•   4.1 引言
•   4.2 实验样品的选择及数据采集处理
•   4.3 副本对称破缺的统计学原理
•   4.4 多增益随机激光体系中的对称破缺现象
•     4.4.1 不同实验样品中随机激光的对称破缺现象
•     4.4.2 副本对称破缺现象的阈值标志
•   4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 夏江营

导师: 胡志家

关键词: 随机激光,杂化激光染料,能量转移,副本对称破缺

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 合肥工业大学

分类号: TN24

总页数: 70

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