然而强烈的光散射有可能有利于激光的产生。纳米无序介质中,可能有多个散射中心,光在从介质中逸出以前会发生散射。增益介质内的多重散射使光在介质中传播的时间增长了,即光在介质中经过的路程增加,光的强度放大。当散射足够强,光子可以回返到散射开始的起点,或是由于空间干涉形成反馈回路,因此形成光子局域化谐振。纳米粉末薄层中,有很多这样的闭合回路,不管光子朝哪个方向运动,都将发生散射,散射构成了光的放大模式。由于散射是一个随机过程,且强散射一般产生在高度无序的材料中,所以我们把这种工作方式的激光叫做“随机激光”。
在以往传统的科学研究中,有机半导体是化学所研究的内容。然而,在最近几年, 在微电子的应用研究中,有机半导体聚合物也发展为一种重点研究对象。由于聚合物的化学结构、材料性质等方面具有传统无机物所不具备的特点,为随机激光器的研究提供了有价值的参考。通过对有机半导体的光谱测量,我们可以进一步了解其光学特性,探究其在光照下产生光学激子的动力学机制,从而对以后研究激光材料有重要意义。
1.2    研究内容
本课题选用了MEH-PPV这种有机聚合物材料,使用激光、衰减片、可调狭缝、棱镜、滤色片、凸透镜、摄谱仪等仪器搭建光路,测量了MEH-PPV材料在溶液、薄膜以及掺杂粒子三种状态下的光谱,得到的光谱用origin软件处理,通过观察光谱的变化,解释了光在其中传播的模型,研究了聚合物的受激辐射特性。
2    激光的基本原理
激光,顾名思义,就是受激辐射的光,即表示一种光放大器,或者是受激辐射被放大了的发射光。从1960年人类发明了激光,到现在已经有54年了。作为20世纪人类科学史上重大的科技发明之一,激光对引起了光学技术的重大变革,对科学发展以及社会生活产生了深远且广泛的影响。不仅是科学的研究,激光也已在农业、工业、通讯、医学等方面迅速发展。激光推广如此之广是和它本身的特点所紧密相关的。
激光与普通光相比,具有以下三个显著的特征,分别是:良好的方向性、良好的相干性、高亮度。普通光源主要是由自发辐射来产生光的,发出的是非相干光,这是因为大量的原子的自发辐射是杂乱无章的;而激光主要是由光的受激辐射所产生,受激辐射使外来光强放大,发出相干光。光是否为相干光是自发辐射与受激辐射非常重要的区分依据。在激光器内,受激辐射是怎样产生,占有主要地位且使自发辐射得到抑制,是探究激光原理的主要内容。
2.1    光与物质的相互作用
1900年,普朗克通过辐射量子化假设解释了黑体辐射的分布规律,13年之后,玻尔提出了原子中电子运动状态的量子化假设,1917年,爱因斯坦在先前假设的基础上,依据光量子概念,从新推导出了黑体辐射的普朗克公式,两个非常重要的概要也由此被首次:受激辐射和自发辐射。受激辐射,便是激光辐射的基础。
原子、分子、离子对光的辐射与吸收过程的本质,是和原子的能级跃迁紧密联系的。自发辐射、受激辐射、受激吸收,是光与物质相互作用的三个过程。对于一个系统,包含大量的原子,三个过程总是同时存在,并有着密切的关系。只是这三个过程在不同的情形下所占的比例是不同的。
2.1.1  自发辐射
在正常情况下,高能级 上的原子不稳定,不受外界干扰的条件下,它们会自发地跃迁,方向是从高能级 向低能级 ,与此同时,释放出光子,光子能量为 。有
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