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随机激光器(Random Laser)是微腔激光器的一种,因无需谐振腔、结构简单、成本低等优点,受到新型平板显示器、紫外激光器、生物检测、光通信等研究领域的关注。随机激光采用无序介质作为散射源,光经过多重散射,空间相干后,构成反馈回路,伴随多种物理效应,已成为当前国际上的研究热点和重要前沿领域。近年来,金属纳米颗粒的等离激元共振增强,能够大大增强光的散射,;有机半导体材料具有强的光增益特征,引起了研究人员的重视。本文综合金属纳米颗粒和有机半导体材料的特征,开展微型随机激光器研究。本文的主要研究内容如下:一、研究了激光诱导转移制备的双金属纳米颗粒。采用紫外激光诱导转移技术将玻璃基片上的金属薄膜,转印到PDMS基片,从而在玻璃基片(母版)和PDMS基片(转印版)同时制备了金属纳米颗粒。通过实验测试了金属纳米颗粒的形貌、消光光谱;模拟了金属纳米颗粒的电场分布和消光光谱,研究发现不同种类的原子之间的相互作用更强,双金属纳米颗粒的等离激元共振光谱更宽。实验和理论模拟相互印证。二、研究了等离激元反馈型光纤端面随机激光器的特性。在纤芯直径为400μm的光纤的端面制作了高度为200μm、球冠状的光纤端面随机激光器。PDMS和R6G共同构建了波导层,Ag NWs分散于其中,构建了三维的等离激元反馈增强的系统,增强了R6G分子的荧光发射,有效降低了泵浦阈值,实现了低阈值随机激光的发射;球冠状的光纤端面随机激光器,自身构建了一个透镜,使得随机激光的主要能量沿着光纤轴线方向发射,出射强度集中在一个小角度范围内,实现了随机激光的方向性发射;提供了一种随机激光激光点光源的设计方案。三、研究了基于等离激元的有机半导体随机激光器。(1)研究了等离激元有机半导体微棒随机激光器的特性。采用虹吸法,制备了含有Ag NPs的有机半导体F8BT微棒。Ag纳米颗粒的局域表面等离激元为泵浦光提供了强散射机制,实现了有机半导体微棒的随机激光发射。由于分布有Ag NPs的有机半导体F8BT微棒对波长为400 nm的泵浦光有强的吸收作用,因此泵浦光在有机半导体微棒中穿行时,能量几乎全部被吸收;而出射的随机激光波长为567 nm,受有机半导体微棒的吸收较弱,从而出射的随机激光以F8BT微棒为波导层,沿着微棒的轴向传播和出射,实现了随机激光的定向输出;提供了一种具备定向发型特性的随机激光光源的设计方案。(2)研究了等离激元有机半导体RGB随机激光器的特性。采用虹吸法,将PFO、FBT、MDMO-PPV三种有机半导体与Ag NPs分别配制成含有Ag NPs的有机半导体的二甲苯溶液,使用内径为300μm的毛细管依次虹吸三种有机半导体溶液,两种有机半导体溶液之间虹吸水柱用于隔离有机溶剂,以避免不同的有机半导体溶液的混溶;待溶剂二甲苯和隔离剂水挥发和蒸发后,制得等离激元反馈有机半导体红绿蓝三色随机激光器。Ag NPs提供了一个宽的等离激元共振光谱,增强了红绿蓝三色随机激光的发射,使得红绿蓝三色随机激光同时从器件发射出来,对应的红绿蓝三色随机激光的出射波长分别为643 nm、574 nm和469 nm;进一步研究了随机激光的输出强度与接收角度相关的CIE色度图;为实现紧凑型随机激光光源提供了一种设计方案。四、阶跃腔型有机半导体薄膜随机激光器。通过旋涂法,采用掩膜、揭膜工艺,在同一石英基片上制备了两种微腔:Cavity A和Cavity B,实现了具备双波长发射特性的阶跃腔型随机激光器。在有机半导体薄膜制备过程中,由于相分离,有机半导体薄膜中形成了大量的随机微结构,为随机激光的发射提供了散射机制;两种微腔Cavity A和Cavity B的发射波长分别为450 nm和467 nm;当泵浦光同时照射两个微腔的时候,实现了双波长随机激光的发射;进一步通过泵浦光斑照射区域的面积比例,实现输出随机激光的强度调控;本研究为紧凑型随机激光器即按提供了一种双波长发射及调控方案。