無序介質中光子局域化行為的研究及調控.pdf

1、從20世紀80年代開始，國際上掀起了無序介質中光子局域化的研究熱潮，其物理機制源于安德森提出的局域化理論，研究領域涉及相干背散射、隨機激光、各向異性光子局域化以及無序介質中的時間分辨測量等多個方面。隨著對光子局域化研究的逐步深入，科研工作者們發(fā)現(xiàn)該領域的研究能夠加深人們對凝聚態(tài)物理學科中關鍵物理概念的理解。同時，光子局域化技術還在激光物理、顯示技術、微納光子學器件以及生物醫(yī)學工程等多個工程技術領域具備十分廣闊的應用前景。作為一門新興的光

2、子學技術，光子局域化在基本理論和實驗技術方面還有很多難于解決的問題和需要進一步探索的地方，而這些問題的解決將會極大地推動光子局域化相關領域的發(fā)展。
　　 本論文就針對當前存在的一些關鍵問題展開相關研究。論文的創(chuàng)新點、具體研究內容及主要研究成果如下：
　　 (1)我們通過實驗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取向行為

3、引起的。我們在理論上分析了其旋轉取向機制，且理論分析結果與實現(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，而且驗證了我們之前提出的正單軸微晶懸濁液中微晶旋轉取向行為的理論分析。
　　 (2)我們通過實驗研究了各向異性單軸微晶懸濁液中光傳輸?shù)牟ㄩL依賴行為。首先，我們通過其可見光波段的透射光譜實驗觀測到了傳輸平均自由程與波長之間的非線性依賴關系。然后，我們對不同波長條件下的相干背散射進行了測量，并發(fā)現(xiàn)波長為532

4、 nm時相干背散射核的半高寬是波長為671 nm時的1.24倍。這些結果意味著長波長的光比短波長的光具有更長的傳播深度，而短波長的光則具有更強的光子局域化強度。最后，我們研究了不同波長配置下的光控相干背散射行為，結果表明用長波的光做泵浦光、用短波的光做探測光對實驗條件具有改善作用。
　　 (3)我們制備了一種上轉換可見三色發(fā)光摻鉺鈮酸鋰多孔材料。在980 nm激發(fā)光的泵浦下，該多孔材料在可見光波段的紅光、綠光和藍光范圍內均有明顯

5、的發(fā)光現(xiàn)象。相干背散射測試表明該多孔材料的的傳輸平均自由程在亞微米量級。這些說明摻鉺鈮酸鋰多孔材料是一種十分有希望用于可見光三色上轉換隨機激光器研發(fā)工作的備選材料。
　　 (4)我們進行了綠光上轉換隨機激光器的探索工作，設計了基于摻鉺鈮酸鋰多孔材料的綠光上轉換隨機激光器系統(tǒng)。并且我們對其光譜特性、閾值特性以及激發(fā)區(qū)域的尺寸效應進行了測定。我們進一步將實驗結果與理論分析相比較，認為該過程中包含著綠光上轉換隨機激光的發(fā)射行為。這些工