一种回音壁-随机混合激光器用复合纤维的制备方法及回音壁-随机混合激光器

技术领域

本发明属于激光器技术领域，具体地说，涉及一种回音壁-随机混合激光器用复合纤维的制备方法及回音壁-随机混合激光器。

背景技术

回音壁激光器(Whispering Gallery Mode，WGM)的基本原理是电磁波从光密介质向光疏介质传播时，在界面处发生全反射的现象。回音壁激光器具有模式体积小、阈值低、品质因子高等优点，在超灵敏单个纳米颗粒检测、生物传感和片上集成器件等方面有重要的应用前景。

随机激光器(Random Laser，RL)的基本原理是光子在随机介质中经历多重散射，沿着随机确立的路径传播，并在传播过程中得到受激放大，最终形成激射的现象。随机激光器具有全方位发光、结构简单、成本低等优点，在光源、无散斑成像、信息检索等方面有重要的应用前景。

近些年来，有机半导体增益材料由于具有较高的量子产率的优点，受到了研究人员的青睐。回音壁激光器和随机激光器作为使用有机半导体增益材料的两种典型的微腔激光器类型，在一些新型物理器件中有着重要的应用前景，两者的优势结合也有重要的意义，基于此，目前的研究重点在于深入挖掘复合微腔激光器的机理，关注减小微腔的损耗和实现微腔激光器的集成与微型化等方面。而在激光器的实际应用中，简易化和高集成化也是需要重点考虑的方面。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种回音壁-随机混合激光器用复合纤维的制备方法及回音壁-随机混合激光器，所述的复合纤维受到不同功率的泵浦光激发时，可以产生不同种类的激光发射，从而实现了激光器的输出激光种类可调的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一目的是提供一种回音壁-随机混合激光器用复合纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将激光增益介质溶解于二氯甲烷中形成溶液；

(2)向所述溶液中加入聚合物材料和金属纳米颗粒，形成混合溶液；

(3)采用所述混合溶液进行静电纺丝，得到回音壁-随机混合激光器用复合纤维。

通过上述的制备方法，可以得到聚合物材料中掺杂有激光增益介质和金属纳米颗粒的复合纤维。

所述的复合纤维构成了回音壁激光谐振腔，回音壁激光的场分布于复合纤维的侧壁界面处向内数百纳米至数微米的圆环范围与向外数十纳米至数微米的圆环范围。当外界泵浦光进行激励时，复合纤维中的激光增益介质吸收泵浦光能量，实现粒子数反转，特定频率的电磁波在复合纤维内部经过多次全反射，充分实现光与物质的相互作用，从而实现回音壁激光的发射。

而复合纤维的内部，在聚合物材料中分散有金属纳米颗粒的结构形成了随机激光谐振腔，当外界泵浦光进行激励时，在所述的随机谐振腔中，特定频率的电磁波在腔内经过多次散射，充分实现光与物质的相互作用，从而实现随机激光的发射。

由于回音壁激光和随机激光具有不同的激发阈值，通过上述制备方法得到的复合纤维形成了类似回音壁激光谐振腔与随机激光谐振腔的嵌套结构，进而用于回音壁-随机混合激光器中时，可通过调节泵浦光的功率实现对所发射激光种类的控制。同时，通过研究本发明中回音壁-随机混合激光器的发射光谱发现，当复合纤维受到较高功率泵浦光激励时，存在回音壁激光的能量向随机激光的转移，进而即可实现发射激光种类的切换，还能够降低随机激光的激发阈值。

通过在聚合物材料中掺杂激光增益介质，使得所述复合纤维构成回音壁激光谐振腔，可在激励下产生回音壁激光。而掺杂于复合纤维内部的金属纳米颗粒还使复合纤维内部形成了随机激光谐振腔，进而实现了同一台激光器的输出激光种类可调的目的，使得一台激光器同时具备回音壁激光器和随机激光器的优势。

进一步地，步骤(1)中，所述溶液中激光增益介质的浓度为3～6mg/mL；

优选地，所述激光增益介质包括罗丹明6G；

更优地，步骤(1)中将罗丹明6G粉末溶于二氯甲烷中，形成浓度为3mg/mL的溶液。

进一步地，步骤(2)中，金属纳米颗粒在混合溶液中的浓度为0.005～0.040mg/mL；

优选地，所述金属纳米颗粒为油溶性银纳米颗粒，所述油溶性银纳米颗粒的粒径为80～120nm，优选为100nm；

更优地，步骤(2)所得的混合溶液中，油溶性银纳米颗粒的浓度为0.010mg/mL。

进一步地，步骤(2)中，所述油溶性银纳米颗粒以分散液的形式加入溶解有激光增益介质的溶液中；

优选地，所述分散液中的分散介质为二甲苯；所述分散液中油溶性银纳米颗粒的浓度为0.1mg/mL。

在上述方案中，直接向溶有激光增益介质的二氯甲烷溶液中加入油溶性银纳米颗粒分散于分散介质中的分散液，有助于油溶性银纳米颗粒均匀分散在混合溶液中，减少银纳米颗粒的团聚，进而保证所制得复合纤维的激光发射性能，例如激发阈值、出射激光的方向性等。

进一步地，步骤(2)中，聚合物材料在混合溶液中的浓度为279.72～491.02mg/mL；

优选地，所述聚合物材料包括PMMA和环氧树脂，所述PMMA和环氧树脂的质量比为1:0.9～1.1；

更优地，步骤(2)所得的混合溶液中，所述PMMA和环氧树脂的浓度分别为147.22～233.82mg/mL，优选分别为163.8mg/mL。

在上述方案中，通过控制聚合物材料在混合溶液中的浓度，可以确保所述混合溶液用于静电纺丝形成复合纤维的可纺性。若聚合物材料的浓度过低，静电纺丝过程中混合溶液难以连续流出形成连续的纤维，即使能够收集到复合纤维，也会存在所得复合纤维的长度过短无法制成激光器的问题。而如果聚合物材料的浓度过高，混合溶液流出时会形成较大体积的液滴，难以在静电力牵引下成丝，同样会造成无法纺丝得到复合纤维的问题。

二氯甲烷具有较强的挥发性，向其中添加PMMA和环氧树脂作为复合纤维中的聚合物材料，在纺丝过程中，环氧树脂可填充二氯甲烷挥发所产生的空气孔洞。所述PMMA和环氧树脂的优选质量比为1:0.9～1.1，若环氧树脂的占比过低，所得复合纤维中可能存在细小的空气孔洞，进而影响复合纤维用于激光器时，受到泵浦光激励而发射激光的效果；而如果环氧树脂的占比偏高，会影响所得混合溶液的可纺性，导致获得复合纤维的难度增大，甚至在可能在纺丝过程中难以成丝。

进一步地，步骤(2)中，聚合物材料和金属纳米颗粒加入完毕后，在800～1000rpm的搅拌速度下搅拌2～3h，形成混合溶液；

优选地，所述搅拌速度为800rpm，搅拌时长为2h。

进一步地，步骤(3)中，所述的静电纺丝包括：将混合溶液注入注射剂中，通过微量注射泵挤压注射器中的混合溶液，在静电力的牵引下得到所述复合纤维；

优选地，在注射器的出口下方放置旋转的金属滚轮，所述注射器沿金属滚轮的转动轴线移动，得到的复合纤维螺旋缠绕在所述金属滚轮上。

具体地，本发明中，用配套的夹具将注射器夹持固定在能够水平移动的位移台上，并去掉注射器的针头。所述的金属滚轮带有若干沿周向间隔设置的翅片，所述翅片的长度方向沿金属滚轮的轴线延伸，宽度方向沿金属滚轮的径向延伸。

进行静电纺丝时，在注射器的出口与下方的金属滚轮之间建立电位差，将注射器与微量注射泵连接，调节微量注射泵的推注速度，控制注射器中的混合溶液以1.5～2.0mL/h的速度流出，被5～6V电位差所形成的静电力牵引下落至金属滚轮上得到复合纤维。注射器随位移台以8～10mm/s的速度水平移动，金属滚轮以20～30rpm的转速转动收集所述复合纤维，使得复合纤维螺旋缠绕在金属滚轮上。

优选地，使用正负电搭配的方式在注射器的出口与下方的金属滚轮之间建立电位差，也即，为形成5～6V的电位差，使注射器的出口带+2.5～3V的正电，金属滚轮带－2.5～3V的负电。

本发明中，静电纺丝过程中的工艺参数可以根据混合溶液黏稠度进行调整，而混合溶液中PMMA和环氧树脂的浓度不同，所述的黏稠度也存在差异。当混合溶液中PMMA和环氧树脂的浓度分别为163.8mg/mL时，优选的静电纺丝工艺参数包括：混合溶液以2.0mL/h的速度由注射器中流出，静电力的电位差为5.5V(采用注射器出口带+2.75V正电，金属滚轮带－2.75V负电的方式形成)，位移台的水平移动速度为10mm/s，以及金属滚轮的转速为20rpm。

本发明的第二目的是提供一种回音壁-随机混合激光器，包括复合纤维和泵浦源，所述泵浦源产生向所述复合纤维照射的泵浦光，所述复合纤维在泵浦光的激励下产生激光；所述复合纤维包括聚合物材料，以及掺杂于所述聚合物材料中的激光增益介质和金属纳米颗粒；

优选地，所述复合纤维的直径为40～75μm。

在上述方案中，所述泵浦源由复合纤维的侧方发射泵浦光，所述的泵浦光在复合纤维的径向方向上覆盖整个复合纤维的直径范围。通过单根复合纤维即可形成包括回音壁激光谐振腔和随机谐振腔的复合谐振腔，进而能够实现不同种类激光的发射，尤其适合于高集成化、微型化器件的开发和应用。

当复合纤维受激发而产生回音壁激光时，回音壁激光的场分布于复合纤维的侧壁界面附近，以侧壁界面内侧为主，但在外侧也存在少量不可忽视的能量。回音壁激光场的具体分布范围与复合纤维的直径有关，一般直径越大，则分布范围越大。例如，直径为58.38μm的复合纤维，其回音壁激光场的分布范围为向内6.44μm，向外1.84μm。

本发明中，所述的复合纤维可以由上述所述的回音壁-随机混合激光器用复合纤维的制备方法制备得到。整个制备过程中，除去静电纺丝所需设备外，无需使用其他复杂昂贵的设备，具有制备成本低、效率高、可大规模制备的优势。

进一步地，所述泵浦源以0.95～1.57mJ/cm

所述泵浦源以1.57～4.00mJ/cm

优选地，所述泵浦源以1.57～4.00mJ/cm

优选地，利用静电纺丝制备复合纤维所采用的混合溶液中包括：浓度为0.01mg/mL的油溶性银纳米颗粒，浓度为3mg/mL的罗丹明6G，以及由浓度为163.80mg/mL的PMMA和浓度为163.80mg/mL环氧树脂组成的聚合物材料。

在上述方案中，当泵浦功率处于较低范围时，激光器可发射回音壁激光；而当采用较高范围的泵浦功率时，激光器发射回音壁-随机混合激光。仅通过调节泵浦源的泵浦功率，就可以实现回音壁激光与回音壁-随机混合激光两种激光发射的自由切换，使得同一台激光器能够在两种激光发射模式之间自由转换，适合于混合发射器件的开发与应用。

经测试发现，本发明的回音壁-随机混合激光器在激励下发射随机激光时所需的泵浦功率低于一般随机激光的激发阈值。通过研究本发明激光器所发出的回音壁激光与回音壁-随机混合激光的光谱，当泵浦功率在较低范围内时，激光器所发生的回音壁激光光谱中具有若干激光峰，而当泵浦功率增加至较高范围而产生回音壁-随机混合激光发射时，测得的光谱中上述若干激光峰中的部分没有被观察到。而针对同一根复合纤维进行激励，重复多次将泵浦功率在高、低范围之间调节，均可观察到上述回音壁激光中部分激光峰的产生与消失，说明上述激光峰的消失并不是复合纤维中回音壁激光谐振腔的结构被破坏而导致的。以上结果说明，在本发明的复合纤维所形成的复合谐振腔中，当泵浦功率增加时，发生了回音壁激光的能量向随机激光的转移。

本发明中通过所述复合纤维形成的复合谐振腔有助于回音壁激光向随机激光的能量转移，进而实现了降低随机激光激发阈值的效果。具体地，当功率增加时，靠近复合纤维的内圈壁区域处，产生的随机激光会与回音壁激光部分模式之间存在能量转移，进而回音壁激光的这部分模式的能量可转移到随机激光中，从而完成了输出激光种类的切换。

本发明中，输出激光发生种类切换所对应的泵浦功率转化值与复合纤维的直径，以及复合纤维中油溶性银纳米颗粒的含量均存在相关性。所述的泵浦功率转化值是指，泵浦功率低于所述的泵浦功率转化值时，复合纤维发射回音壁激光；泵浦功率高于所述的泵浦功率转化值时，复合纤维发射回音壁-随机混合激光。

需要说明的是，上述复合纤维发射回音壁激光，或者发射回音壁-随机混合激光，是通过检测激光器的发射光谱而确定的。但在泵浦功率刚刚达到可激励复合纤维发射随机激光的阈值时，随机激光实际已经产生，但其强度很低，进而在发射光谱中，随机激光相比于强度很高的回音壁激光基本可不见。因此，所述的泵浦功率转化值实质上高于上述复合纤维发射随机激光的阈值，也即，在实际的泵浦功率低于但很接近泵浦功率转化值时，复合纤维所发射的也是回音壁-随机混合激光。

经试验发现，当复合纤维的直径处于40～75μm的范围内时，若其他条件不变，随着直径的增加，所述泵浦功率转化值呈先下降再上升的变化趋势。当油溶性银纳米颗粒在混合溶液中的浓度处于0.005～0.040mg/mL的范围内时，若其他条件不变，随着油溶性银纳米颗粒浓度的上升，所述泵浦功率转化值持续呈上升趋势。

进一步地，所述复合纤维固定于玻璃基底上，接收泵浦源发出的泵浦光；

优选地，所述泵浦源为波长532nm的纳秒激光器；

更优地，所述纳秒激光器为二倍频1064nm的Nd:YAG激光器，其重复频率为10Hz，脉冲宽度为1ns。

本发明中，经过静电纺丝过程，制得的复合纤维螺旋缠绕在金属滚轮上。在静电纺丝的过程中，作为溶剂的二氯甲烷基本挥发完毕。静电纺丝完成后，用镊子将复合纤维从金属滚轮上取下，放置于玻璃基底上，作为激光器的复合谐振腔器件。具体地，所述玻璃基底上具有镂空结构，复合纤维的两端固定于玻璃基底上，中间区域悬空设置。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明通过单根复合纤维即可形成激光器的谐振腔，且可实现发射回音壁激光和回音壁-随机混合激光两种不同种类的激光，从而实现了回音壁激光器和回音壁-随机混合激光器两种激光器的发射效果，使得激光器内谐振腔的体积小，适合于高集成化、微型化器件的开发和应用。

2、本发明中的回音壁-随机混合激光器仅通过调节泵浦源的泵浦功率，就可以控制发出不同种类的激光，也即实现了两种激光器的自由转换，适合于混合发射器件的开发与应用。

3、本发明中，复合谐振腔结构有助于能量的转移，进而实现了降低随机激光激发阈值的效果。

4、本发明制备具有复合纤维的回音壁-随机混合激光器时，除静电纺丝设备外无需使用其他昂贵的设备，具有制备成本低、效率高、可大规模制备的优点。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明实施例中混合溶液的配制过程示意图；

图2是本发明实施例中静电纺丝设备的示意图；

图3是本发明实施例1中所制备复合纤维的显微镜图片；

图4是本发明实施例中发射光谱的测试系统光路图；

图5是本发明实施例1中测得的激光器在不同泵浦功率下的发射光谱图；

图6是本发明实施例2和3中测得的激光器在不同泵浦功率下的发射光谱图；

图7是本发明试验例1中泵浦功率转化值随复合纤维直径的变化趋势图；

图8是本发明试验例2中泵浦功率转化值随混合溶液中油溶性银纳米颗粒浓度的变化趋势图。

图中：1、复合纤维；2、注射器；3、金属滚轮；4、泵浦源；5、支架。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的实施例中，一种回音壁-随机混合激光用复合纤维的制备方法包括以下步骤：

(1)将激光增益介质溶解于二氯甲烷中形成溶液；

(2)向所述溶液中加入聚合物材料和金属纳米颗粒，形成混合溶液；

(3)采用所述混合溶液进行静电纺丝，得到回音壁-随机混合激光器用复合纤维。

具体地，在上述步骤(3)中，进行静电纺丝所使用的静电纺丝设备如图2所示，包括：

注射器2，用于盛装步骤(2)得到的混合溶液；

微量注射泵，与注射器2相连，用于控制注射器2中混合溶液的以一定的速度流出；

金属滚轮3，可转动地放置于注射器2的出口正下方，用于收集混合溶液流出后形成的复合纤维1。

其中，在注射器2的出口与金属滚轮3之间建立电位差，使得混合溶液流出注射器2的出口之后，在静电力的牵引下形成复合纤维1并被收集于金属滚轮3上。

具体地，如图2所示，使用通了正电的金属夹子(图中未示出)夹持在注射器2的金属针头部分，使得注射器2的针头带正电。金属滚轮3的两端中间具有用于安装在支架5上的支撑轴，在所述支撑轴的最外端设有一个接点口，将带负电的插头插入即可使得金属滚轮3带负电。如此，在注射器2的针头和金属滚轮3之间建立了电位差，从而形成用于牵引复合纤维1的静电力。

可以理解的是，使注射器2的针头和金属滚轮3分别带正、负电而形成电位差，与两者之一带电，或是两者同时带正电或负电相比，只要所形成的电位差大小相同，起到的效果也是一致的。例如，采用+5V的正电搭配一个-5V的负电起到的效果与+10V的正电搭配0V的电位所起到的效果相同。本发明中，为了避免某一根电线的负载过大产生安全隐患，优选使用正负电搭配的方式建立电位差。

进一步地，所述的静电纺丝设备还包括位移台(图中未示出)，注射器2利用配套的夹具被夹持固定在所述位移台上。所述的位移台可以产生水平位移运动，在微量注射泵推动注射器2中混合溶液流出的过程中，注射器2随位移台以稳定速度水平移动，同时金属滚轮3以稳定转速发生转动，使得复合纤维1螺旋缠绕在金属滚轮3上。

本发明的以下实施例及试验例中，所使用的银纳米颗粒分散液购自江苏先丰纳米材料科技有限公司(货号：XFJ-115)，其中含有粒径为100nm的油溶性银纳米颗粒，分散介质为二甲苯，油溶性银纳米颗粒的浓度为0.1mg/mL。

实施例1

参见图1和图2，本实施例采用如下方法制作回音壁-随机混合激光器：

(1)将R6G粉末溶解于二氯甲烷中，形成浓度为3mg/mL的R6G二氯甲烷溶液；

(2)将PMMA和环氧树脂按照质量比为1:1的比例加入上述的R6G二氯甲烷溶液中，再向其中加入银纳米颗粒分散液，在800rpm的搅拌速度下搅拌2h，形成混合溶液；其中，所述混合溶液中PMMA和环氧树脂的浓度分别为163.8mg/mL，油溶性银纳米颗粒的浓度为0.010mg/mL；

(3)利用图2所示的静电纺丝设备，采用所述混合溶液进行静电纺丝，得到缠绕在金属滚轮3上的回音壁-随机混合激光器用复合纤维；其中，调节微量注射泵的推注速度，控制注射器2中的混合溶液以2.0mL/h的速度流出，注射器2随位移台以10mm/s的速度水平移动，金属滚轮3以20rpm的转速转动，在电位差为5.5V的静电力(其中，采用注射器2出口带+2.75V正电，金属滚轮3带－2.75V负电)牵引下收集所述复合纤维；

(4)用镊子将复合纤维1从金属滚轮3上取下，固定在玻璃基底上，作为激光器的复合谐振腔器件；所述复合纤维的显微镜照片如图3所示，直径为58.38μm；

(5)如图4所示，使用波长为532nm的纳秒激光器(二倍频1064nm的Nd:YAG激光器，重复频率为10Hz，脉冲宽度为1ns)作为泵浦源4，从复合纤维1的侧方发生泵浦光进行照射，所述的泵浦光在复合纤维1的径向方向上覆盖整个复合纤维1的直径范围，从而可得到回音壁-随机混合激光器。

本实施例中，通过调节泵浦源4的泵浦功率，所述的回音壁-随机混合激光器可实现不同种类激光的发射。具体地，当泵浦功率在0.95～1.57mJ/cm

本实施例分别在泵浦功率为0.95mJ/cm

随着泵浦功率的增加，复合纤维中回音壁激光谐振腔的结构如果未被破坏，那么其发射的各个激光峰强度应该大致等比增加，峰位可能产生漂移但峰间距应基本保持不变。一般情况下，由于泵浦功率增加时，混合介质的折射率会增大，从而会导致光谱整体蓝移。通过研究图5所示的发射光谱发现，低泵浦功率下的WGM光谱中，从左至右前三个激光峰的峰位分别为600.44nm，601.58nm，602.64nm，在高泵浦功率下RL+WGM光谱中对应存在三个峰间距匹配的激光峰，峰位分别为598.48nm，599.53nm，600.62nm，说明光谱发生了2nm左右的蓝移。但RL+WGM光谱最右端小峰的峰位为603.02nm，而WGM光谱中最右端激光峰的峰位为605.66nm，峰位差为2.64nm，因此两者不是同一个激光峰。也就是说，WGM光谱中最右端的激光峰在RL+WGM光谱中“消失”了，603.02nm处的激光峰为随机激光的激光峰。

如果这种激光峰的“消失”是因为泵浦功率过高导致回音壁激光谐振腔被破坏而造成的，那么由于这种破坏是不可恢复的，即使重新降低泵浦功率，上述“消失”的激光峰也不会再次出现。但在试验过程中，重复多次将泵浦功率降至0.95mJ/cm

实施例2

本实施例与上述实施例1相比，步骤(2)中油溶性银纳米颗粒在混合溶液中的浓度为0.025mg/mL，其他制备工艺与条件均与实施例1相同，得到回音壁-随机混合激光器。其中，所制得的复合纤维直径为61.43μm。

本实施例中，按照如图4所示搭建回音壁-随机混合激光器，通过调节泵浦源4的泵浦功率，所述的回音壁-随机混合激光器同样可实现不同种类激光的发射。

具体地，本实施例分别在泵浦功率为0.89mJ/cm

可以观察到，在图6(a)中，WGM光谱的右二峰在RL+WGM光谱中相比其他激光峰显著降低，说明回音壁激光的一部分能量转移给了随机激光，即发生了能量转移。

实施例3

本实施例与上述实施例1相比，步骤(2)中油溶性银纳米颗粒在混合溶液中的浓度为0.040mg/mL，其他制备工艺与条件均与实施例1相同，得到回音壁-随机混合激光器。其中，所制得的复合纤维直径为62.31μm。

本实施例中，按照如图4所示搭建回音壁-随机混合激光器，通过调节泵浦源4的泵浦功率，所述的回音壁-随机混合激光器同样可实现不同种类激光的发射。

具体地，本实施例分别在泵浦功率为1.15mJ/cm

可以观察到，在图6(b)中，WGM光谱的左一、左二峰在RL+WGM光谱中均“消失”，说明回音壁激光的一部分能量转移给了随机激光，即发生了能量转移。

试验例1

本试验例考察了纤维直径对泵浦功率转化值的影响。

在进行纤维纺制时，即使工艺步骤及参数完全一致，所得纤维的直径也不会完全相同。因此，本试验例按照与实施例1中相同的制备工艺与条件，重复进行步骤(1)至步骤(4)多次，制得多根复合纤维，并对所得复合纤维的直径进行测量，进而从中选取多根具有不同直径的复合纤维作为测试样本，分别制作成回音壁-随机混合激光器进行测试。

测试过程中，调节泵浦功率逐渐增加，并记录得到的光谱。当光谱中出现回音壁激光时，记录当前的泵浦功率为回音壁激光阈值。继续增加泵浦功率并记录光谱，当达到随机激光阈值时，虽然可产生随机激光，但由于此时回音壁激光的强度很强，而刚刚产生的随机激光强度偏低，在光谱中难以分辨。继续增加泵浦功率，当可以在光谱图中明显观察到随机激光行为，也即在光谱中观察到多个杂乱的细小尖峰时，记录下此时的泵浦功率，即为泵浦功率转化值。

对于具有不同直径的复合纤维，其对应的泵浦功率转化值如图7所示。可见，当复合纤维的直径处于40～75μm的范围内时，若其他条件不变，随着直径的增加，所述的泵浦功率转化值呈现出先下降再上升的变化趋势。类似地，由图7还可以看出，随着复合纤维直径的增加，回音壁激光阈值也呈现出了先下降再上升的变化趋势。

试验例2

本试验例考察了油溶性银纳米颗粒的含量对泵浦功率转化值的影响。

具体地，本试验例采用实施例1中的方法，仅改变步骤(2)中油溶性银纳米颗粒在混合溶液中的浓度，其他制备工艺与条件均与实施例1相同，重复进行步骤(1)至步骤(4)多次，制得多根复合纤维。

由于在进行纤维纺制时，即使工艺步骤及参数完全一致，所得纤维的直径也不会完全相同。因此，在本试验例中，在采用相同油溶性银纳米颗粒浓度的条件下，重复进行步骤(1)至步骤(4)多次，制得多根复合纤维，并从中选取直径为63±2μm的复合纤维作为测试样本，制作成回音壁-随机混合激光器进行测试。

测试过程中，调节泵浦功率逐渐增加，并记录得到的光谱。当光谱中出现回音壁激光时，记录当前的泵浦功率为回音壁激光阈值。继续增加泵浦功率并记录光谱，直至在光谱图中可以明显观察到随机激光行为，即出现多个杂乱的细小尖峰时，记录下此时的泵浦功率，即为泵浦功率转化值。

对于制备过程中采用不同的油溶性银纳米颗粒浓度所得到的复合纤维，其对应的泵浦功率转化值如图8所示。可见，当油溶性银纳米颗粒在混合溶液中的浓度处于0.005～0.040mg/mL的范围内时，若其他条件不变，随着油溶性银纳米颗粒浓度的上升，所述泵浦功率转化值持续呈上升趋势。类似地，由图8还可以看出，随着油溶性银纳米颗粒浓度的上升，回音壁激光阈值也呈现持续上升趋势。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。