[发明专利]一种基于非晶铋酸盐的超宽带随机激光散射材料、激光器件及制备与应用

说明书

本发明涉及一种基于非晶铋酸盐的超宽带随机激光散射材料、激光器件及制备与应用，该散射材料包括如下摩尔百分比的化学组成：Bi₂O₃：45‑65％，B₂O₃：20‑35％，Ga₂O₃：0‑20％。将所需原料混合后在高温熔化，高温熔体经压制成型后在玻璃转变温度附近退火，然后将块状材料球磨成粉末，所制得粉末材料用于构建悬浮液、固体压片、基片旋涂膜等各种可以提供随机激光共振光学反馈的构造，通过改变增益介质的种类，用不同波长的激光去激发，在530‑870nm的宽谱范围内观察到超宽带随机激光。本发明制作方法简单，形式灵活，可很好的用于光通信、数字存储和能量转换及其他领域。

技术领域

本发明涉及激光器件技术领域，尤其涉及可调控的超宽带随机激光散射材料、激光器件及制备与应用。

背景技术

近年来，随机激光的研究成为微纳激光领域的热门课题。随机激光在产生机理及发光特性上与传统激光器存在许多显著的不同,随机激光辐射源自具有光活性的无序介质,通过辐射光在介质中的多次散射提供光学反馈,从而获得较大的增益,无需外加谐振腔即可实现激光共振。随机激光具有全方位发射的特点,且观察角度不同时,谱线结构和发射强度也会发生变化,发光特性在时间、空间、和光谱上随机波动。与传统激光相比，随机激光具有制备工艺简单、成本低的显著优点，而且具有独特的发射特性。

1966年,前苏联科学家Basov等人[Prog.Quant.Electron.1970,1:107-185]采用散射平面替代传统激光谐振腔的一个反射镜,构成一种可提供非谐振反馈的激光谐振腔。1968年,Letokhov[J.Exp.Theor.Phys.1968,26:835-840]首次理论计算了随机增益介质中的光放大行为。随机激光器具有独特的物理机制,在微纳光子学的基础研究中具有重大的研究意义，并在光子集成、纳米光电子器件、光学传感、特殊波段激光产生、激光防伪、医学成像等诸多领域具有广阔的应用前景。

然而，迄今为止报道的高效可控的随机激光主要是通过利用晶态的散射中心(例如ZnO，ZrO₂，和TiO₂)来实现的，例如，1994年,美国布朗大学Lawandy教授[Nature,1994,368:436-438]首次从实验上报道了含有二氧化钛纳米散射颗粒的染料溶液可实现受激辐射放大。1999年,美国西北大学Hu Cao教授[Phys.Rev.Lett.1999,82:2278-2281]等人通过纳米氧化锌颗粒实现了相干随机激光输出。然而，上述晶态的散射中心通常是通过化学途径获得，具有制备复杂、成本高、产益低和难以实现大范围集成的显著缺点。

中国专利文件CN105762634A公开了一种偏振度可调的柔性薄膜随机激光器及其制备方法。随机激光器为膜状结构，由聚乙烯醇、多元醇、染料向列相液晶微滴组成，多元醇和染料向列相液晶微滴位于聚乙烯醇构成的薄膜内。本发明基于向列相液晶的光学各向异性，在激光泵浦条件下，通过机械拉伸含染料向列相液晶微滴的聚乙烯醇薄膜，改变向列相液晶分子在聚乙烯醇薄膜中的取向，实现偏振度可调的随机激光出射，且随机激光偏振方向平行于拉伸方向。

但该种随机激光器构造仅限于薄膜结构，以液晶材料作为散射体，具有成本高，难以实现超宽带的显著缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于非晶铋酸盐的超宽带随机激光散射材料、激光器件及制备与应用。

本发明的技术方案如下：

一种超宽带随机激光散射材料，该散射材料包括如下摩尔百分比的化学组成：Bi₂O₃：45-65％，B₂O₃：20-35％，Ga₂O₃：0-20％。