2017年10月30日，一項先進的激光技術(shù)將隨機激光的寬光譜特征與傳統(tǒng)激光的光譜穩(wěn)定性和高方向性相結(jié)合， 這個技術(shù)進步可以使得更多地在寬光譜光源有益處的應(yīng)用中使用隨機激光器。

簡單來說，顧名思義，隨機（無序）激光就如同其名一樣，是隨機（無序）性的。它產(chǎn)生的光譜是隨機的，光的發(fā)射方式也是隨機的，這使其成為一種極其多樣化的激光光源，卻又在大多數(shù)實際應(yīng)用中幾乎沒有任何用處。

那么，如何控制一些隨機性激光來制作有用的設(shè)備呢？ 這個問題最終導(dǎo)致了新墨西哥大學(xué)一個研究小組的一個新發(fā)現(xiàn)，這個新發(fā)型把激光技術(shù)提升到一個新的層次。

新墨西哥大學(xué)（美國）的研究人員與克萊姆森大學(xué)和加州大學(xué)圣迭戈分校的研究人員合作，在無序玻璃光纖中展示了一種定向隨機激光器。 激光器在安德森定位系統(tǒng)中運行。 為了引導(dǎo)激光，研究人員制造了一種由“緞玻璃”制成的的玻璃安德森定位光纖，這是一種非常多孔的玻璃，當(dāng)拉入長棒時，在每根光纖中形成微小的空氣通道。


研究小組制作了一種能夠控制這些隨機激光器的新型光纖。 （圖片由新墨西哥大學(xué)提供）

新墨西哥大學(xué)的博士研究生Behnam Abaie說：“我們用于這些光纖的玻璃實際上是我們通常會扔掉的材料，因為它實在是孔太多了的，然而實際上正是這些玻璃上的洞創(chuàng)造了控制激光的通道。"

Behnam Abaie表示：“看到這個項目如何進展的過程真是不可思議。當(dāng)我第一次和Arash Mafi教授一起工作的時候，我就知道這個項目有可能會非常成功，但我從來沒有想到會有那么大的成果。”

無序誘導(dǎo)的局域態(tài)在由玻璃（g-ALOF）制成的安德森定位光纖的橫向尺寸上形成通道，引導(dǎo)輸出激光束并穩(wěn)定其光譜。在其中一個通道被窄輸入泵激活時，設(shè)備開始發(fā)射激光。

強烈的橫向無序和縱向不變性導(dǎo)致了孤立的激射模式，使激光在由空氣 - 光纖界面形成的法布里 - 珀羅光腔中往返傳播。

實驗表明，如果局部輸入泵在無序光纖輸入端面上掃描，則輸出激光信號將沿著泵的橫向位置，實現(xiàn)了泵與輸出激光器橫向位置的點對點對應(yīng)。

此外，跨越無序光纖的輸入面的均勻分布的泵顯示出能產(chǎn)生具有非常低的空間相干性的激光信號。 這在包括用纖維束進行圖像傳輸?shù)脑S多光學(xué)平臺中可能具有實際的重要性。

研究人員將激光光譜的穩(wěn)定性歸因于g-ALOF中局域態(tài)的強模式約束。


從左到右：新墨西哥大學(xué)博士生Behnam Abaie和副教授Arash Mafi在觀察他們的設(shè)備測試期間正在進行的計算機測量。（圖片由新墨西哥大學(xué)提供）

“我們的設(shè)備具有隨機激光的所有優(yōu)點，加上光譜穩(wěn)定性，而且具有高度的定向性，“Arash Mafi教授說。

盡管單個隨機激光器可以產(chǎn)生包含多種光譜的光束，但是對于大多數(shù)實際應(yīng)用而言，隨機激光器尚未能有效的被運用，因為它目前雖然可以被控制，但是還不可靠。 之前的隨機激光器的演示之所以被發(fā)現(xiàn)能運用有限的應(yīng)用中，是因為它們的多方向性和激光發(fā)射中的混亂波動。

展望未來，Mafi表示研究人員希望擴大這種新器件的光譜范圍，使其能更有效率地創(chuàng)造一個廣泛的光譜源，使其可以在世界上廣泛使用。

他說：“我們能夠控制這些隨機激光器的成功解決了十年來阻礙這些激光器成為主流設(shè)備的問題，這是一個非常令人興奮的貢獻。”


翻譯/Nick
Source:Photonics