無(wú)序介質(zhì)中光子局域化行為的研究及調(diào)控.pdf

1、從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，國(guó)際上掀起了無(wú)序介質(zhì)中光子局域化的研究熱潮，其物理機(jī)制源于安德森提出的局域化理論，研究領(lǐng)域涉及相干背散射、隨機(jī)激光、各向異性光子局域化以及無(wú)序介質(zhì)中的時(shí)間分辨測(cè)量等多個(gè)方面。隨著對(duì)光子局域化研究的逐步深入，科研工作者們發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的研究能夠加深人們對(duì)凝聚態(tài)物理學(xué)科中關(guān)鍵物理概念的理解。同時(shí)，光子局域化技術(shù)還在激光物理、顯示技術(shù)、微納光子學(xué)器件以及生物醫(yī)學(xué)工程等多個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域具備十分廣闊的應(yīng)用前景。作為一門新興的光

2、子學(xué)技術(shù)，光子局域化在基本理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面還有很多難于解決的問(wèn)題和需要進(jìn)一步探索的地方，而這些問(wèn)題的解決將會(huì)極大地推動(dòng)光子局域化相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。
　　 本論文就針對(duì)當(dāng)前存在的一些關(guān)鍵問(wèn)題展開(kāi)相關(guān)研究。論文的創(chuàng)新點(diǎn)、具體研究?jī)?nèi)容及主要研究成果如下：
　　 (1)我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了單軸微晶懸濁液中的光控相干背散射行為，并首次在正單軸微晶懸濁液中實(shí)現(xiàn)了光控相干背散射行為。該現(xiàn)象是由于線偏振泵浦光作用下正單軸微晶的旋轉(zhuǎn)取向行為

3、引起的。我們?cè)诶碚撋戏治隽似湫D(zhuǎn)取向機(jī)制，且理論分析結(jié)果與實(shí)現(xiàn)現(xiàn)象吻合。該工作不僅極大地拓展了光控相干背散射中可用材料的范圍，而且驗(yàn)證了我們之前提出的正單軸微晶懸濁液中微晶旋轉(zhuǎn)取向行為的理論分析。
　　 (2)我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了各向異性單軸微晶懸濁液中光傳輸?shù)牟ㄩL(zhǎng)依賴行為。首先，我們通過(guò)其可見(jiàn)光波段的透射光譜實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到了傳輸平均自由程與波長(zhǎng)之間的非線性依賴關(guān)系。然后，我們對(duì)不同波長(zhǎng)條件下的相干背散射進(jìn)行了測(cè)量，并發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)為532

4、 nm時(shí)相干背散射核的半高寬是波長(zhǎng)為671 nm時(shí)的1.24倍。這些結(jié)果意味著長(zhǎng)波長(zhǎng)的光比短波長(zhǎng)的光具有更長(zhǎng)的傳播深度，而短波長(zhǎng)的光則具有更強(qiáng)的光子局域化強(qiáng)度。最后，我們研究了不同波長(zhǎng)配置下的光控相干背散射行為，結(jié)果表明用長(zhǎng)波的光做泵浦光、用短波的光做探測(cè)光對(duì)實(shí)驗(yàn)條件具有改善作用。
　　 (3)我們制備了一種上轉(zhuǎn)換可見(jiàn)三色發(fā)光摻鉺鈮酸鋰多孔材料。在980 nm激發(fā)光的泵浦下，該多孔材料在可見(jiàn)光波段的紅光、綠光和藍(lán)光范圍內(nèi)均有明顯

5、的發(fā)光現(xiàn)象。相干背散射測(cè)試表明該多孔材料的的傳輸平均自由程在亞微米量級(jí)。這些說(shuō)明摻鉺鈮酸鋰多孔材料是一種十分有希望用于可見(jiàn)光三色上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光器研發(fā)工作的備選材料。
　　 (4)我們進(jìn)行了綠光上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光器的探索工作，設(shè)計(jì)了基于摻鉺鈮酸鋰多孔材料的綠光上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光器系統(tǒng)。并且我們對(duì)其光譜特性、閾值特性以及激發(fā)區(qū)域的尺寸效應(yīng)進(jìn)行了測(cè)定。我們進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析相比較，認(rèn)為該過(guò)程中包含著綠光上轉(zhuǎn)換隨機(jī)激光的發(fā)射行為。這些工