本文關(guān)鍵詞：基于生物薄膜的隨機(jī)激光激發(fā)特性研究

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【摘要】：傳統(tǒng)的激光器一般都由兩個(gè)基本要素構(gòu)成:能通過受激輻射提供光學(xué)增益的介質(zhì)和一個(gè)能提供正反饋的諧振腔。同時(shí),諧振腔決定了激光的波長(zhǎng)、激光模式、輻射方向和偏振態(tài)等特性。與傳統(tǒng)激光不同,隨機(jī)激光不需要常規(guī)的光學(xué)諧振腔,而是依靠光子在無(wú)序增益介質(zhì)中的多重散射來(lái)獲得光的增益效果。并且,隨機(jī)激光的模式、輻射方向等性質(zhì)取決于光子的多重散射過程,而不是諧振腔來(lái)決定。由于隨機(jī)激光特殊的發(fā)光機(jī)制,使其具有傳統(tǒng)激光一些不具備的獨(dú)特的發(fā)光特性,具有非常大的研究空間及應(yīng)用前景。近幾十年來(lái),隨機(jī)激光已經(jīng)獲得大量的報(bào)道和研究,儼然成為激光成像、醫(yī)學(xué)診斷、生物傳感等諸多領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究對(duì)象。本課題首次從理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬三個(gè)方面來(lái)研究了基于蛋殼生物薄膜的隨機(jī)激光器及其激發(fā)特性。本課題研究?jī)?nèi)容新穎,屬于隨機(jī)激光領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向,具有重大的研究意義和應(yīng)用價(jià)值,豐富了隨機(jī)激光的基礎(chǔ)理論和研究分析手段。本文首先主要介紹了隨機(jī)激光的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。分別闡述了瑞利散射、拉曼散射以及米氏散射等隨機(jī)激光中常見的散射理論;簡(jiǎn)要介紹了非相干隨機(jī)激光、相干隨機(jī)激光、拉曼隨機(jī)激光以及SPASER隨機(jī)激光的激發(fā)特性和基本原理;并總結(jié)了隨機(jī)激光中常用的特征長(zhǎng)度以及物理概念。其次介紹了制備基于生物薄膜的隨機(jī)激光器的實(shí)驗(yàn)過程,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)采用的蛋殼內(nèi)膜主要都是由蛋白質(zhì)和骨膠原組成的高度交錯(cuò)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)纖維結(jié)構(gòu)。其次還自主設(shè)計(jì)并搭建兩套光學(xué)測(cè)試平臺(tái),系統(tǒng)地測(cè)試并對(duì)比了不同的生物薄膜的隨機(jī)激光激發(fā)特性及其時(shí)間響應(yīng)過程。同時(shí)闡述了基于生物薄膜微纖維的隨機(jī)激光形成機(jī)理。最后以生物薄膜為基本原型,建立一個(gè)二維隨機(jī)激光器模型,分別模擬了不同泵浦條件下的隨機(jī)激光輻射強(qiáng)度分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)泵浦光同時(shí)從多個(gè)角度入射時(shí),其產(chǎn)生的電場(chǎng)會(huì)相互疊加,得到強(qiáng)度更大的電場(chǎng)分布。此外我們還利用Mie散射理論模擬了光子在薄膜中散射的平均自由程,推斷出本實(shí)驗(yàn)所實(shí)現(xiàn)的生物薄膜/Rh6G隨機(jī)激光系統(tǒng)屬于極弱散射結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：隨機(jī)激光 生物薄膜 非相干反饋 有限元分析 Mie散射
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2;TN248
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析11-19
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 論文的研究意義和研究?jī)?nèi)容19-21
• 1.3.1 論文的研究意義19-20
• 1.3.2 論文的內(nèi)容安排20-21
• 第二章 隨機(jī)激光基本原理21-33
• 2.1 隨機(jī)激光散射理論21-26
• 2.1.1 瑞利散射21-22
• 2.1.2 米氏散射22-24
• 2.1.3 拉曼散射24-26
• 2.2 隨機(jī)激光的基本類型26-31
• 2.2.1 非相干反饋隨機(jī)激光26-27
• 2.2.2 相干反饋隨機(jī)激光27-29
• 2.2.3 拉曼隨機(jī)激光29-30
• 2.2.4 等離子增強(qiáng)效應(yīng)與SPASER隨機(jī)激光30-31
• 2.3 隨機(jī)激光的特征長(zhǎng)度31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 基于生物薄膜的隨機(jī)激光器制備與測(cè)試33-50
• 3.1 實(shí)驗(yàn)布置33-36
• 3.1.1 測(cè)試光路搭建33-35
• 3.1.1.1 隨機(jī)激光輻射強(qiáng)度測(cè)試光路搭建33-34
• 3.1.1.2 隨機(jī)激光時(shí)間響應(yīng)過程測(cè)試光路搭建34-35
• 3.1.2 生物膜的制備35-36
• 3.1.2.1 原料和試劑35
• 3.1.2.2 無(wú)摻雜生物薄膜隨機(jī)激光器的制備35
• 3.1.2.3 摻雜SiO_2生物膜的制備35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析36-49
• 3.2.1 SEM表征與對(duì)比36-38
• 3.2.2 光譜分析38-48
• 3.2.3 散射機(jī)理48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第四章 基于生物膜的隨機(jī)激光激發(fā)特性模擬及仿真50-55
• 4.1 基于有限元分析方法的仿真50-53
• 4.1.1 有限元方法的基本原理50
• 4.1.2 二維隨機(jī)激光器的模型建立50-51
• 4.1.3 仿真結(jié)果分析51-53
• 4.2 基于生物膜的隨機(jī)激光散射平均自由程模擬計(jì)算53-54
• 4.2.1 Mie散射理論光學(xué)研究背景53-54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第五章 全文總結(jié)與展望55-57
• 5.1 全文總結(jié)55
• 5.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)55-56
• 5.3 后續(xù)工作展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果63-64

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本文編號(hào)：1044084