近日，国际著名学术期刊《物理评论快报》正式发表了中国科学技术大学化学与材料科学学院张其锦教授研究组与张群副教授研究组的合作成果，论文标题为“Coherent Random Fiber Laser Based on Nanoparticles Scattering in the Extremely Weakly Scattering Regime”（PRL 109, 253901 (2012)）。
传统激光除增益介质外还必须要有静态光学镜片所组成的高稳谐振腔，而随机激光则仅依赖于增益介质和散射介质，其光学回馈通过散射介质的多重散射实现。随机光纤激光自2007年问世以来吸引了人们极大的兴趣，但迄今报道的基于纳米粒子多重散射的随机光纤激光皆在非相干机制下工作。这项研究，将基于纳米粒子多重散射的随机光纤激光的工作机制由非相干拓展到相干。所构建的在极弱散射机制下工作的相干随机光纤激光系统，其工作介质为注入到空心光纤中的POSS纳米粒子/PM597染料/CS2分散相溶液；通过精心设计的调控实验以及理论分析，其相干工作机制被证明主要源自被光纤波导效应大大增强的纳米粒子的多重散射。相较于传统随机激光，相干随机光纤激光具有阈值低、方向性好等优点，有望应用于动态光疗与肿瘤探测、集成光学器件、无散斑全场激光成像等领域。该工作被PRL审稿人高度评价为“a significant milestone in the field of random lasers which, undoubtedly, constitutes a very interesting research topic from the point of view of fundamental physics”（本工作在随机激光领域起到显著的里程碑的作用；从基础物理学来看本工作毫无疑问地构成了一个非常有趣的研究课题。）。
该论文第一作者为中国科学技术大学化学与材料科学学院博士生胡志家。这项研究得到了国家自然科学基金委、科技部及中科院的资助。
图1 相干随机光纤激光工作机制示意图
图2 两种不同系统的随机激光行为
（化学与材料科学学院）
