聚合物分布反馈激光器性能调控的研究进展

发布时间：2021-03-07 16:42

　　综述了近年来聚合物分布反馈激光器的理论与实验研究进展,聚焦该类激光器的性能调控研究,介绍了聚合物分布反馈激光器的原理,包括聚合物材料的光学特性、耦合模理论与布拉格条件及器件光谱特征.重点总结了分布反馈微腔结构参数对激光器主要性能的影响,包括激光器阈值、斜率效率、光斑形状、波长调控、出射方向、模式数量等.讨论了聚合物分布反馈激光器的发展趋势. 

【文章来源】：北京工业大学学报. 2020,46(06)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

聚合物的吸收及光致荧光光谱(插图为对应的

聚合物分布反馈激光器的典型腔型如图2(a)所示. 其对应的扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)侧面图如图2(b)所示. 不同于Fabry-Perot腔激光器,腔内反馈由2个端面的反射提供;分布反馈激光器的腔内反馈由光栅提供的布拉格衍射提供.为了探讨分布反馈谐振腔内的光波模式以及选纵模特性,利用耦合模理论对谐振腔进行分析. 将分布反馈谐振腔作为一个多层平板结构的光波导,在其波导层上有一个周期性的扰动(光栅). 波导结构可以由介电常数的分布加以表征,ε(x,z)=ε(0)(x)+Δε(x,z),式中:ε(0)(x)为没有光栅层情况下的介电常数分布;Δε(x,z)为光栅层引起的沿z方向的介电常数周期性变化[6]. 由于其周期性,Δε(x,z)可以以傅里叶级数形式展开为

一维聚合物分布反馈激光器在不同泵浦条件下的发射光谱如图3(a)所示,当泵浦能量较小时,光谱中存在2个微弱的发射峰,分别对应谐振腔中的2个竞争模式,两峰中间的谷的部分对应光子禁带,对应波长的光受到抑制. 当泵浦能量逐渐变大,突破阈值,激光器处于工作状态,其中一个模式在竞争中胜出,产生一个尖锐的发射峰[8]. 出射激光的中心波长约为562 nm,半高全宽小于1 nm. 激光器输出的峰值强度与泵浦能量的关系如图3(b)所示,图中激光器件表现出了明显的阈值效应,阈值大约为1.6 μJ/cm2. 通过调整一维聚合物分布反馈激光器中光栅的周期,可以得到不同波长的激光发射. 实验中使用的泵浦源为飞秒激光器,该泵浦激光器波长400 nm,重复频率1 kHz,脉宽200 fs,最大单脉冲能量1 μJ. 图3中光谱由Maya2000 PRO光谱仪采集得到,光谱仪的分辨率为0.5 nm.二维聚合物分布反馈激光器在不同泵浦条件下的发射特性如图4所示. 二维聚合物激光器的微腔种类很多,这里展示了双光栅正交微腔,分为等周期双光栅和不等周期双光栅2种情况.

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量转移的多色随机激光器[J]. 史晓玉,王兆娜,翟天瑞,张新平.  物理学进展. 2019(03)
[2]基于等离激元反馈的薄膜随机激光器(邀请论文)[J]. 翟天瑞,李松涛,王兆娜,石锦卫,刘大禾,张新平.  北京工业大学学报. 2015(12)



本文编号：3069456