ZnO隨機(jī)激光器的設(shè)計(jì)及特性研究.pdf

1、隨機(jī)激光器是學(xué)者們目前研究的一種新型的微腔激光器，這種激光器是在受激輻射的機(jī)理上提出來(lái)的。由于其特殊的發(fā)光原理及光學(xué)特性，使得越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始研究隨機(jī)激光器。與傳統(tǒng)的激光器不同，隨機(jī)激光器沒(méi)有光學(xué)諧振腔。隨機(jī)激光器中的反饋來(lái)自兩種可能的機(jī)制：一種是光被無(wú)序介質(zhì)與空氣的界面局部反射回介質(zhì)內(nèi)部，從而形成反饋。另一種是光束在無(wú)序介質(zhì)內(nèi)形成閉合回路(這個(gè)閉合回路稱為環(huán)形腔)，從而起到類似于諧振腔的反饋?zhàn)饔?。由于散射粒子的分布是隨機(jī)的，因此出現(xiàn)

2、環(huán)形腔的位置是隨機(jī)的，隨機(jī)激光器出射激光的頻率、方向、強(qiáng)度都具有隨機(jī)性。與傳統(tǒng)激光器出射激光的單一性相比，隨機(jī)激光器出射激光的頻譜圖、模式數(shù)量、激光強(qiáng)度等，會(huì)隨著隨機(jī)介質(zhì)的體積、泵浦面積、泵浦強(qiáng)度等的變化而變化。
　　本文以隨機(jī)散射粒子的發(fā)光原理及光波導(dǎo)的傳播特性為基本原理，提出了一種新型的隨機(jī)激光器結(jié)構(gòu)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，來(lái)研究隨機(jī)激光器中光波的耦合，并對(duì)隨機(jī)激光器的輻射特性進(jìn)行分析。因此總結(jié)本文的主要工作可以分為以下點(diǎn)：
　

3、　(1)闡述了學(xué)者們研究隨機(jī)激光器的目的和意義、隨機(jī)激光器特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀等。同時(shí)分析了目前隨機(jī)激光研究領(lǐng)域中存在的問(wèn)題，為新型隨機(jī)激光器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了思路。
　　(2)以隨機(jī)激光器的原理及基本理論為基礎(chǔ)，提出并設(shè)計(jì)了基于波導(dǎo)、Au和ZnO的新型隨機(jī)激光器結(jié)構(gòu)。利用時(shí)域有限差分(FDTD)方法，對(duì)該隨機(jī)激光散射系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了隨機(jī)激光器系統(tǒng)的光場(chǎng)分布和模式頻譜圖，并針對(duì)金粒子和金薄膜兩種情況進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果顯示，采用金

4、粒子夾層時(shí)，出射激光模式數(shù)量減少，且單色性較好；而采用金薄膜夾層時(shí)，出射激光光強(qiáng)較大。
　　(3)設(shè)計(jì)了帶有兩個(gè)圓形缺陷的ZnO隨機(jī)激光器，即在隨機(jī)分布的氧化鋅散射粒子中形成兩個(gè)對(duì)稱的圓形缺陷。利用時(shí)域有限差分法數(shù)值模擬了二維隨機(jī)散射系統(tǒng)中兩個(gè)對(duì)稱圓形缺陷間的距離D變化時(shí)的光場(chǎng)分布及模式頻譜圖，并進(jìn)行對(duì)比分析。分析出射激光的強(qiáng)度和中心波長(zhǎng)與D的關(guān)系，得到D=0.8μm時(shí)為最佳情況。理想情況下，觀察散射系統(tǒng)在仿真過(guò)程中的光場(chǎng)分布圖。