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掺杂染料聚合物波导中光散射的起源及激发几何构型对相干随机激光的影响

DOI：10.1088/1361-6463/ab8039 期刊：Journal of Physics D: Applied Physics 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 我们采用多种表征技术，对4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM)掺杂聚乙烯醇(PVA)薄膜(DCM-PVA)平面波导中相干随机激光(RL)发射的起源进行了实验研究。DCM-PVA薄膜的吸收和荧光光谱证实，在染料浓度大于0.08 wt.%时存在聚集体。通过时间相关单光子计数测量确认了PVA基质中染料聚集体的存在。X射线衍射研究表明DCM-PVA薄膜具有半结晶特性。在532 nm脉冲激光激发下，采用可变条带长度法测得0.08 wt.%薄膜的光学增益系数为2.1 cm-1（基于一维放大器模型）。该平面波导的RL发射取决于激发光斑的几何形状：在高于激光阈值时，条带激发几何产生随机分布的窄谱线发射光谱，而圆形光斑激发则呈现无窄峰的平滑光谱。DCM-PVA波导中弱散射的起源归因于染料聚集体的形成及薄膜半结晶特性导致的不均匀性。由于条带激发下平面薄膜的弱波导效应，RL阈值随条带长度增加而降低。DCM-PVA波导具有高光学增益和低激光阈值特性，使其成为制备聚合物波导光子器件的理想候选材料。
作者： Priyanka S. Choubey，Subhashree Ojha N.N.，Subhabrata Ghosh，Shailendra K. Varshney，Shivakiran Bhaktha B. N.
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究掺杂DCM的PVA薄膜平面波导中相干随机激光发射的起源以及激发几何构型对相干随机激光的影响。

研究成果

研究表明，DCM-PVA波导具有高光学增益和低激光阈值特性，在光子器件制备领域展现出良好应用前景。其随机激光发射与激发几何构型密切相关，在条纹激发模式下超过激光阈值时能观察到明显的窄峰特征。

研究不足

该研究的局限性在于所用仪器的分辨率，例如时间相关单光子计数（TCSPC）仪器的分辨率为0.2纳秒，这可能影响荧光寿命测量的准确性。此外，在显微镜载玻片上旋涂薄膜时未观察到随机激光现象，表明基底材料存在局限性。

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