[00146348]微腔中的激光和激光光谱研究

本项目是一项光学微腔中受激拉曼散射（SRS）和激光辐射的实验与理论相结合的研究成果。在国家和云南省科学基金支持下,研究工作从2002年开始,于2012年4月完成。主要内容及发现点如下： 1. 在非对称的液体微球腔中加入荧光染料分子,在光泵浦条件下利用染料荧光作为SRS过程的“内部种子”,有效地增强了液体微球腔中微量混合物的SRS信号,并建立了用种子光增强微量混合物SRS过程的理论分析模型。 2. 从柱型微腔外引入荧光“外部种子”,在荧光“外部种子”的参与下有效地增强了柱形微腔中液体介质的SRS信号,并显著地降低了多元混合物中少量化合物的SRS检出阈值。 3. 发明了一种新型光纤激光器－消逝波激励及增益耦合的WGM光纤激光器。根据这种激光器轴向增益长的特点,在同一根光纤中实现了不同波长范围的WGM激光辐射。 4. 研究了消逝波激励及增益耦合的WGM光纤激光器的激光辐射特性, （1）提出了一种标定激光光谱模式结构的方法,在不同的条件下对实验激光光谱开展了模式标定; （2）发现激光光谱随光纤直径的增加向长波方向移动;随包层溶液折射率的增加向短波方向移动; （3）发现激光阈值能量和包层溶液的折射率以及光纤直径间的依赖关系; （4）发现在轴向泵浦条件下,WGM激光只存在横电波,形成一种特殊的径向偏振激光辐射;在近轴向泵浦条件下,WGM激光既存在横电波又存在横磁波,形成径向和轴向混合偏振的激光辐射。 利用染料荧光作为SRS过程的“内部种子”及在柱形微腔外引入“外部种子”增强微腔中SRS信号的方法,在微量混合物的检测方面具有重要的应用前景。消逝波激励的光纤激光器是一种在光控微流技术中具有重要应用价值的激光器,对芯片上实验室（Lab on a chip）的建立和完善有潜在的重要应用价值。 通过以上研究在《Appl. Phys. Lett.》、《JOSA B》、《Opt. Communications》、《Optik》、《Chin. Phys. B》、《Chin. SCI. Bull.》等国内外刊物发表与本项目相关的SCI论文17篇,EI论文13篇,国内核心刊物10篇,国家发明专利3个。8篇代表性论文被发表在《Anal. Chem.》、《Laser Phys. Lett.》、《JOSA B》、《Appl. Phys. B》等刊物上的他人引用81次。消逝波激励及增益耦合的WGM光纤激光器的激光辐射特性被Univ. of Malaysia的Harun教授写入其在INTECH出版专著《Optical Fiber Technology》的第8章。东京技术研究所的Nagai教授评价消逝波激励及增益耦合的WGM光纤激光器是“cylindrical WGM lasers are promising from the application viewpoints to biodevices or analytical microdevices”;美国普渡大学的Coons教授评价利用激光染料增强弱增益模式的SRS是“the heating of the target by the first pulse and the reduction in ambient density preconditioning”。 另外,参加研究的学生有3名获博士学位,12名获硕士学位。其中,张远宪、祝昆和周丽的硕士论文先后获得 2011、2012和2013年度云南省优秀硕士论文。