近日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該?；瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授張其錦研究組與副教授張群研究組合作，研制出基于極弱納米顆粒散射體系的低閾值、方向性好、可調(diào)控的相干隨機光纖激光，并論證了其機理。該研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

　　傳統(tǒng)激光除了需要增益介質(zhì)如激光染料、稀土離子等外，還必須有光學(xué)反射鏡所組成的高穩(wěn)諧振腔。而隨機激光則僅依賴于增益介質(zhì)和散射介質(zhì)，其光學(xué)回饋通過散射介質(zhì)的多重散射得以實現(xiàn)。但隨機激光具有無方向性等缺點，因此具有方向性的隨機光纖激光自2007年問世以來引起了人們的極大興趣。然而，迄今報道的基于納米粒子多重散射的隨機光纖激光研究，只觀察到非相干隨機激光行為，這種激光由于光波的強度或能量的反饋而僅呈現(xiàn)光譜窄化現(xiàn)象。

　　在國家自然科學(xué)基金委、科技部及中科院的資助下，張其錦等人將基于納米粒子多重散射的隨機光纖激光工作機制首次由非相干拓展到相干，這種激光由于散射光波的干涉效應(yīng)而產(chǎn)生亞納米譜寬的激光峰。研究人員將POSS納米粒子、PM597激光染料以及二硫化碳分散相溶液注入到空心光纖中，構(gòu)建了一個在極弱散射機制下工作的相干隨機光纖激光系統(tǒng)；然后通過精心設(shè)計的調(diào)控實驗和理論分析，證明其相干工作機制主要源自被光纖波導(dǎo)效應(yīng)大大增強的納米粒子的多重散射。

　　據(jù)該論文第一作者胡志家介紹，與傳統(tǒng)隨機激光相比，相干隨機光纖激光具有閾值低、方向性好等優(yōu)點，有望應(yīng)用于動態(tài)光療與腫瘤探測、集成光學(xué)器件、無散斑全場激光成像等領(lǐng)域。

　　《物理評論快報》審稿人對該成果給予了高度評價，認為其“在隨機激光領(lǐng)域起到顯著的里程碑的作用；從基礎(chǔ)物理學(xué)角度來看，無疑提出了一個非常有趣的研究課題”。