图：显示的是孤子波导中的随机激光。通过将红色激光束聚焦到液晶（蓝色椭圆）来形成波导。当染料分子被绿光泵浦时产生激光。这会产生黄光，孤子会通向输出。可以通过外部电压控制孤子的方向和输出。（图片来源：坦佩雷理工大学）

随机激光由具有增益和散射中心的随机介质组成，其中沿着随机路径的光的反复多次散射可以​​提供足够的反馈以支持无腔激光。然而，由于它们的无序特性，随机激光器倾向于将光发射到未指定的方向并且具有尖锐的横向光束轮廓。这种低质量的输出限制了随机激光器在许多关键应用中的使用，其中必须能够在所需位置传送光。

来自坦佩雷理工大学（TUT;芬兰），大学“Roma Tre”（意大利），南安普顿大学（英国）和凯斯西储大学（美国）的一组研究人员展示了一种新的随机激光设计，其中光学诱导的孤子波导改善了激光特性，并将激光输出引导到具有良好轮廓的明确定义的方向。这样的激光器，所定义他们的自然通讯纸，作为孤子助剂使系统进入操作表现出晶体管样行为，最引人注目的是，在由外部电压可控的方向上发光。

为了克服随机激光器的局限性，研究人员将向列型液晶全光波导与随机激光相结合。掺杂有染料分子以提供增益的液晶起着两种不同的作用。通过依赖对弱非共振连续波激光束的非线性响应，诱导了光诱导的孤子波导，称为向列相。当染料分子通过与它们共振的脉冲激光泵浦时，散射特性为随机激光提供足够的反馈。科学家们证明了这种近场成像辅助随机激光器具有典型特征，例如激光的泵浦能量阈值和自发发射背景下出现的窄光谱峰值。此外，孤子波导收集产生的光并以平滑的空间结构将其引导至输出。

“除了这些基本特性外，新型随机激光器还具有优于传统激光器的几个优点，”负责TUT实验的博士生Sreekanth Perumbilavil说。“例如，我们发现近红外线状物可以降低激光的阈值。换句话说，通过打开或关闭孤子，可以使系统发出激光，允许类似晶体管的微弱信号（nematicon）控制一个强大的（激光输出）。“

“通过对增益介质本身起作用，我们能够通过外部电压控制相线来控制激光发射的输出方向，提供第一个电压路由随机激光器，”访问教授Gaetano Assanto说，他负责监督工作。

研究人员认为，他们的研究结果将使随机激光器更接近实际应用，例如，允许在一系列方向上进行光谱分析或扫描环境。此外，这些发现增加了我们对随机激光的理解。