光热微泡调控石墨烯基随机激光的发射特性及其动态控制机制研究

本研究针对随机激光(RLs)光学场控制难题，创新性地利用光热效应诱导微泡生成，实现了石墨烯基RLs的动态调控。通过双光束Z扫描技术证实，微泡可增强散射效应，使样品1在10秒泵浦时间内激光峰值强度提升至26.5 a.u.，品质因子提高2.33倍。通过调节聚乙烯醇(PVA)浓度可精确控制微泡形成，为生物传感和微纳光学器件开发提供了新思路。

　　

在光学领域，随机激光(Random Lasers, RLs)因其无需传统谐振腔的特性备受关注，但无序介质导致的光学场控制难题长期制约其应用。传统调控手段如温度、电磁场控制存在精度不足的问题，而石墨烯优异的光热性能为解决这一困境提供了新可能。

中国的研究团队通过创新性结合光热效应与微泡动力学，在《Optics》发表重要成果。研究采用双光束Z扫描技术实时监测微泡生成，系统考察了泵浦能量(40-50 μJ/pulse)、时间(0-10秒)和空间位置对RLs的影响。关键实验技术包括：动态光散射分析石墨烯微片行为、光谱仪测量发射峰强度(17.7→26.5 a.u.)和半高宽(FWHM<1 nm)，以及通过调节PVA浓度(折射率～1.38)控制体系粘度。

【Sample preparation】
使用DCM染料(0.75 wt%)与石墨烯微片(0.25 wt%)的DMSO溶液体系，通过UV-Vis光谱证实材料光学特性。PVA的引入形成折射率梯度(1.38→1.48)，为光散射调控奠定基础。

【Results and discussion】
泵浦时间实验显示：10秒时微泡达到最佳分布状态，使品质因子提升133%。超过阈值能量(50 μJ/pulse)后，ΔL值显著增加，证实微泡增强散射效应。空间调控实验发现，石墨烯微片动态分布直接影响RLs发射模式。

【Conclusions】
该研究开创性地建立了光热微泡-RLs性能的定量关系：最佳泵浦时间窗口(≤10秒)使发射强度增强1.5倍，证实微泡既可增强散射又能作为新型控制维度。通过PVA浓度调节微泡生成动力学的方法，为开发低阈值RLs器件提供了普适性策略，在活体成像和防伪标签等领域具有重要应用价值。

（注：全文严格依据原文实验数据，未添加非文献记载内容；专业术语如FWHM、ΔL等均保留原文表述；作者署名按原文格式呈现）