ZnO隨機激光器的設(shè)計及特性研究.pdf

1、隨機激光器是學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理上提出來的。由于其特殊的發(fā)光原理及光學特性，使得越來越多的學者開始研究隨機激光器。與傳統(tǒng)的激光器不同，隨機激光器沒有光學諧振腔。隨機激光器中的反饋來自兩種可能的機制：一種是光被無序介質(zhì)與空氣的界面局部反射回介質(zhì)內(nèi)部，從而形成反饋。另一種是光束在無序介質(zhì)內(nèi)形成閉合回路(這個閉合回路稱為環(huán)形腔)，從而起到類似于諧振腔的反饋作用。由于散射粒子的分布是隨機的，因此出現(xiàn)

2、環(huán)形腔的位置是隨機的，隨機激光器出射激光的頻率、方向、強度都具有隨機性。與傳統(tǒng)激光器出射激光的單一性相比，隨機激光器出射激光的頻譜圖、模式數(shù)量、激光強度等，會隨著隨機介質(zhì)的體積、泵浦面積、泵浦強度等的變化而變化。
　　本文以隨機散射粒子的發(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激光器結(jié)構(gòu)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，來研究隨機激光器中光波的耦合，并對隨機激光器的輻射特性進行分析。因此總結(jié)本文的主要工作可以分為以下點：
　

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

4、粒子夾層時，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，出射激光光強較大。
　　(3)設(shè)計了帶有兩個圓形缺陷的ZnO隨機激光器，即在隨機分布的氧化鋅散射粒子中形成兩個對稱的圓形缺陷。利用時域有限差分法數(shù)值模擬了二維隨機散射系統(tǒng)中兩個對稱圓形缺陷間的距離D變化時的光場分布及模式頻譜圖，并進行對比分析。分析出射激光的強度和中心波長與D的關(guān)系，得到D=0.8μm時為最佳情況。理想情況下，觀察散射系統(tǒng)在仿真過程中的光場分布圖。