随机激光在产生机理及发光特性上与传统激光器存在许多显著的不同,随机激光不需要传统激光器的谐振腔,光学反馈主要依靠随机介质中无序诱导的多重散射提供。多重散射增大了光子在增益介质中的光程,当系统的无序程度较低时,光在介质中得到的是非相干反馈,表现为出射谱线窄化、强度增强,产生的是非相干随机激光;当系统的无序程度较高时,光子经过多重散射之后有一定概率回到原来的位置,形成类似传统激光器的谐振腔,光场在其中得到反馈,出射谱线出现分立的激光尖峰,这种机制下产生的是相干随机激光。本文主要研究了聚二甲基硅氧烷(PDMS)液态波导结构和固态波导结构中随机激光的输出特性:在液态波导结构中,研究了随机激光的阈值、单方向性、峰移、稳定性等特性;在固态波导结构中,研究了随机激光在纯染料薄膜和掺二氧化硅(SiO2)纳米粒子薄膜中的阈值、峰移等特性,还探究了染料微纳晶体形成的原因。在液态波导结构的随机激光实验中,由于波导结构的限制效应和纳米粒子的多重散射,为相干随机激光的产生提供了双重光学反馈,随机激光的阈值下降为比色皿阈值的1/12,为700uJ/cm2。当SiO2纳米粒子的浓度为1.3mg/mL时,获得了最低的阈值。液态波导结构中随机激光的能量集中在-6°～+5°的角度范围内,单方向性比较强。改变溶剂的种类,分别在比色皿和液态波导结构中观测到了随机激光的峰值波长红移,并且在液态波导结构中出射激光相邻两峰的间距要比比色皿中的间距大。最后,研究了液态波导结构中随机激光的稳定性,对于包含Si02纳米粒子的液态增益层,在40000个泵浦脉冲之后,辐射光的强度值只降低了 18.8%。实验结果表明,液态波导结构在降低随机激光的能量损耗,提高光谱的单方向性和稳定性方面有重要作用,为光流体随机激光在生物化学传感器、纳米光电子学等方面的应用提供富有价值的参考。在固态波导结构的随机激光实验中,光学反馈是由散射粒子的多重散射和泄漏波导的限制效应共同提供的。首先在纯染料薄膜中,由于PM597染料分子发生了聚集,形成微纳晶体,出射相干随机激光,阈值为1.5mJ/cm2。掺入纳米粒子后,阈值降低为0.75mJ/cm2。当把薄膜从玻璃上剥离后,阈值有所升高,说明泄漏波导结构在降低随机激光阈值方面有重要作用。改变泵浦条纹的长度和薄膜的厚度,随机激光的峰值波长分别红移了 6.7nm、5.93nm,并且当膜厚为9.6um时,获得随机激光最低阈值为1.125mJ/cm2。最后,我们系统研究了 PDMS微纳晶体形成的原因,结果显示由于PDMS染料分子在不同的基质中的溶解度不同,在甲苯溶剂挥发、PDMS固化的过程中,PDMS染料分子自发聚集形成微纳晶体。低浓度的染料薄膜自吸收造成的损耗更小,大大降低了随机激光的功耗。由于薄膜的易弯曲和延展性,固态薄膜的染料随机激光器在集成光学、微纳光电子学、显示成像方面有潜在的应用价值。