H - Electricity – 01 – S
Patent
H - Electricity
01
S
H01S 3/16 (2006.01) G01N 21/01 (2006.01) H01S 3/06 (2006.01) H01S 3/0941 (2006.01) H01S 3/20 (2006.01) H01S 3/213 (2006.01)
Patent
CA 2184367
A gain medium is comprised of a multi-phase system wherein: a first phase is an electromagnetic radiation emission phase; a second phase is an electromagnetic radiation scattering phase; and a third phase is a transparent matrix phase. By example, the emission phase may consist of dye molecules, the scattering phase may consist of high contrast particles, and the matrix phase may consist of a solvent such as methanol. In some embodiments of this invention the emission and scattering phases may be the same phase, as when semiconductor particles are employed. A smallest dimension of a body comprised of the gain medium may be less than a scattering length associated with the scattering phase. It is shown that nearly thresholdless laser behavior is observed in strongly scattering optically pumped dye-methanol solutions containing colloidal TiO2 or Al2O3 ruby nanoparticles. The emission from the high gain colloid exhibits a slope change in the linear input-output characteristics above a critical pump pulse energy. The change in slope is accompanied by a spectral line narrowing with a bichromatic spectrum appearing at high pump energies.
Selon la présente invention, le milieu de gain est constitué d'un système multiphase: émission de radiations électromagnétiques pour la première phase, diffusion des radiations électromagnétiques pour la deuxième phase, et matrice transparente pour la troisième phase. Par exemple, la phase émission peut se composer de molécules colorantes, la phase diffusion peut se composer de particules à fort contraste, et la phase matrice peut se composer d'un solvant tel que le méthanol. Dans certains modes de réalisation de cette invention, les phases émission et diffusion peuvent être réunies en une seule phase, notamment dans le cas où l'on a recours à des particules de semi-conducteurs. La dimension minimale d'un corps du milieu de gain peut être inférieure à la longueur de diffusion correspondant à la phase diffusion. Il est prouvé que l'on observe un comportement laser presque sans effet de seuil en cas de pompage optique avec des solutions colorant-méthanol fortement diffusantes contenant du dioxyde de titane colloïdal ou des nanoparticules d'alumine rubis. Au-dessus d'une énergie critique de l'impulsion de pompage, l'émission à partir d'un colloïde à gain élevé fait apparaître une variation de pente dans la courbe caractéristique entrée-sortie linéaire. Cette variation de pente s'accompagne d'un rétrécissement de la raie spectrale, un spectre bicolore apparaissant aux hautes énergies de pompage.
Brown University Research Foundation
Sim & Mcburney
LandOfFree
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