基于生物薄膜的隨機激光激發(fā)特性研究.pdf

1、傳統(tǒng)的激光器一般都由兩個基本要素構(gòu)成：能通過受激輻射提供光學(xué)增益的介質(zhì)和一個能提供正反饋的諧振腔。同時，諧振腔決定了激光的波長、激光模式、輻射方向和偏振態(tài)等特性。與傳統(tǒng)激光不同，隨機激光不需要常規(guī)的光學(xué)諧振腔，而是依靠光子在無序增益介質(zhì)中的多重散射來獲得光的增益效果。并且，隨機激光的模式、輻射方向等性質(zhì)取決于光子的多重散射過程，而不是諧振腔來決定。
　　由于隨機激光特殊的發(fā)光機制，使其具有傳統(tǒng)激光一些不具備的獨特的發(fā)光特性，具有非

2、常大的研究空間及應(yīng)用前景。近幾十年來，隨機激光已經(jīng)獲得大量的報道和研究，儼然成為激光成像、醫(yī)學(xué)診斷、生物傳感等諸多領(lǐng)域的熱點研究對象。
　　本課題首次從理論、實驗和數(shù)值模擬三個方面來研究了基于蛋殼生物薄膜的隨機激光器及其激發(fā)特性。本課題研究內(nèi)容新穎，屬于隨機激光領(lǐng)域的熱點研究方向，具有重大的研究意義和應(yīng)用價值，豐富了隨機激光的基礎(chǔ)理論和研究分析手段。
　　本文首先主要介紹了隨機激光的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。分別闡述了瑞利散射、拉曼散

3、射以及米氏散射等隨機激光中常見的散射理論；簡要介紹了非相干隨機激光、相干隨機激光、拉曼隨機激光以及 SPASER隨機激光的激發(fā)特性和基本原理；并總結(jié)了隨機激光中常用的特征長度以及物理概念。
　　其次介紹了制備基于生物薄膜的隨機激光器的實驗過程，發(fā)現(xiàn)實驗采用的蛋殼內(nèi)膜主要都是由蛋白質(zhì)和骨膠原組成的高度交錯復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)纖維結(jié)構(gòu)。其次還自主設(shè)計并搭建兩套光學(xué)測試平臺，系統(tǒng)地測試并對比了不同的生物薄膜的隨機激光激發(fā)特性及其時間響應(yīng)過程。同時