13、多种激光类型的原理与应用

多种激光类型的原理与应用

1. 多频可见光激光生成

通过电子 - 空穴再碰撞的激光混合方式能够产生多频可见光。具体过程如下：
- 首先，用弱近红外自由电子激光轰击砷化镓半导体纳米结构，形成库仑束缚的电子 - 空穴对准粒子，即激子。
- 接着，用高能太赫兹频率激光进行后续轰击，使电子以比在激子中更高的能量与空穴再碰撞并复合。
- 复合时，多余的电子能量会产生新频率的发射光，最多可同时发射 11 种新频率，呈现为白光。

这种白光和超连续谱激光在诸多领域有广泛应用，如下表所示：
|应用领域|具体说明|
| ---- | ---- |
|照明|可用于日常照明场景|
|激光灯光秀|增添灯光效果|
|光谱学|辅助光谱分析|
|显微镜学|提高显微镜成像质量|
|可见光飞秒脉冲生成的亚周期脉冲控制|用于特定的脉冲控制实验|

超连续谱激光商业产品的光谱范围可从 400 - 2400 纳米。此外，通过一组分别为蓝色、绿色、黄色和红色的四个窄带宽二极管激光器同时照明，也能实现物体的白光照明。

2. 随机照明激光

当激光用于物体的一般照明或作为投影仪的光源时，其高空间相干性会在被观察物体或投影图像上产生可见的散斑。散斑是由于相干光子入射到散射表面时引入随机相位延迟而产生的。

为避免这种不良影响，耶鲁大学的研究人员开发了一种具有降低空间相干性的染料随机激光。该激光由直径为 240 纳米的聚苯乙烯球体胶体溶液组成，以若丹明 640 作为激光染料溶解在二乙二醇溶液中。在激光中产生了一系列不规则的非均匀空间模式，这些多模式具有不相关的相位。