基于光子晶体光纤的无序介质激光机理的研究

降低阈值是实现无序介质激光实用化的前提，目前已有的方法是建立在提高泵浦成本的基础上或者复杂的制备工艺上，难以低成本地解决无序介质激光的阈值高的问题。本研究提出将无序增益介质注入光子晶体光纤中，利用光子晶体光纤的光子禁带来调控无序介质激光输出，以提高激光效率，降低激光的阈值；提出用光子晶体光纤的非线性效应来降低光的群速度，使光与无序介质相互作用时间延长，进一步降低阈值；提出利用金属钠米颗粒的局域表面电磁场增强效应，将金属钠米颗粒混入无序增益介质，再注入光子晶体光纤中，同时利用局域表面电磁场增强和光子带隙，探讨能否较大程度地降低阈值。提出的这些方法，丰富了降低激光阈值的理论，对无序介质激光的实用化具有现实意义。

降低阈值是无序介质激光实用化的前提，本研究提出了将无序增益介质注入光子晶体光纤(PCF)中，利用PCF的光子禁带来降低无序介质激光的阈值的新方法。当将随机增益介质填充到空芯光子晶体光纤（HC-PCF）后，激光的激发效率得到了提高，激光阈值得到了降低。理论分析表明光子晶体光纤的非线性效应可降低光的群速度，可使光与无序介质相互作用时间延长，从而可进一步降低阈值。同时提出了利用金属钠米颗粒的局域表面电磁场增强效应，将金属钠米颗粒混入无序增益介质，再注入光子晶体光纤中，同时利用金属粒子的局域表面电磁场增强和光子晶体的光子带隙这两种方法来降低激光的阈值。提出的这些方法，对无序介质激光的实用化具有现实意义。