2017年10月30日，一项先进的激光技术将随机激光的宽光谱特征与传统激光的光谱稳定性和高方向性相结合， 这个技术进步可以使得更多地在宽光谱光源有益处的应用中使用随机激光器。

简单来说，顾名思义，随机（无序）激光就如同其名一样，是随机（无序）性的。它产生的光谱是随机的，光的发射方式也是随机的，这使其成为一种极其多样化的激光光源，却又在大多数实际应用中几乎没有任何用处。

那么，如何控制一些随机性激光来制作有用的设备呢？ 这个问题最终导致了新墨西哥大学一个研究小组的一个新发现，这个新发型把激光技术提升到一个新的层次。

新墨西哥大学（美国）的研究人员与克莱姆森大学和加州大学圣迭戈分校的研究人员合作，在无序玻璃光纤中展示了一种定向随机激光器。 激光器在安德森定位系统中运行。 为了引导激光，研究人员制造了一种由“缎玻璃”制成的的玻璃安德森定位光纤，这是一种非常多孔的玻璃，当拉入长棒时，在每根光纤中形成微小的空气通道。


研究小组制作了一种能够控制这些随机激光器的新型光纤。 （图片由新墨西哥大学提供）

新墨西哥大学的博士研究生Behnam Abaie说：“我们用于这些光纤的玻璃实际上是我们通常会扔掉的材料，因为它实在是孔太多了的，然而实际上正是这些玻璃上的洞创造了控制激光的通道。"

Behnam Abaie表示：“看到这个项目如何进展的过程真是不可思议。当我第一次和Arash Mafi教授一起工作的时候，我就知道这个项目有可能会非常成功，但我从来没有想到会有那么大的成果。”

无序诱导的局域态在由玻璃（g-ALOF）制成的安德森定位光纤的横向尺寸上形成通道，引导输出激光束并稳定其光谱。在其中一个通道被窄输入泵激活时，设备开始发射激光。

强烈的横向无序和纵向不变性导致了孤立的激射模式，使激光在由空气 - 光纤界面形成的法布里 - 珀罗光腔中往返传播。

实验表明，如果局部输入泵在无序光纤输入端面上扫描，则输出激光信号将沿着泵的横向位置，实现了泵与输出激光器横向位置的点对点对应。

此外，跨越无序光纤的输入面的均匀分布的泵显示出能产生具有非常低的空间相干性的激光信号。 这在包括用纤维束进行图像传输的许多光学平台中可能具有实际的重要性。

研究人员将激光光谱的稳定性归因于g-ALOF中局域态的强模式约束。


从左到右：新墨西哥大学博士生Behnam Abaie和副教授Arash Mafi在观察他们的设备测试期间正在进行的计算机测量。（图片由新墨西哥大学提供）

“我们的设备具有随机激光的所有优点，加上光谱稳定性，而且具有高度的定向性，“Arash Mafi教授说。

尽管单个随机激光器可以产生包含多种光谱的光束，但是对于大多数实际应用而言，随机激光器尚未能有效的被运用，因为它目前虽然可以被控制，但是还不可靠。 之前的随机激光器的演示之所以被发现能运用有限的应用中，是因为它们的多方向性和激光发射中的混乱波动。

展望未来，Mafi表示研究人员希望扩大这种新器件的光谱范围，使其能更有效率地创造一个广泛的光谱源，使其可以在世界上广泛使用。

他说：“我们能够控制这些随机激光器的成功解决了十年来阻碍这些激光器成为主流设备的问题，这是一个非常令人兴奋的贡献。”


翻译/Nick
Source:Photonics