随机激光器作为一种无需传统谐振腔的新型光源，因其结构简单、易集成、空间相干性低等优势，在生物传感、环境监测和高分辨率成像等领域具有广阔应用前景。然而，如何在实现低阈值发射的同时精准调控激光特性，仍是该领域的关键挑战。
近日，数理学院吕浩副教授课题组通过引入醋酸铟对染料微环境进行离子调控，成功实现了波长可调、低阈值的相干随机激光输出，并在无散斑成像应用中展现出优异性能。
在基于醋酸铟调控的随机激光系统中，醋酸铟柱状晶体结构作为高效散射中心增强光子局域化，同时In³⁺离子通过静电相互作用调控罗丹明6G染料的微环境，从而实现对激光波长的非单调调控。在优化条件下激光阈值低至8.95 μJ/pulse，并实现了稳定的相干发射。随机激光体系在阈值以上发生从光子顺磁相到自旋玻璃相的复本对称性破缺（RSB）转变，揭示了模式竞争与相干性建立的物理机制。该随机激光在无散斑成像中表现出优异性能，散斑对比度较传统激光降低90%以上，成像清晰度与信噪比显著提升。相关成果以《Indium ion-mediated regulation of Rhodamine 6G microenvironment for wavelength-tunable and low-threshold random lasing》（DOI：10.1016/j.dyepig.2026.113718）为题发表于《Dyes and Pigments》（中科院一区，IF=4.2）。论文第一作者为数理学院硕士研究生栾宇，青岛科技大学为第一单位，通讯作者为吕浩副教授。
图1 随机激光发光谱、发光强度/半峰宽随着泵浦能量的变化趋势及阈值调控规律
图2 随机激光中的复本对称破缺现象及发光稳定性测试
图3 随机激光的无散斑成像结果
在此基础上，课题组进一步拓展了随机激光的材料体系与应用研究。利用天然生物材料杨絮纤维作为散射介质，实现了低阈值、高稳定性的随机激光发射和波长调控，展现了生物废弃材料在绿色光子器件中的应用潜力，相关成果以《Bio-inspired random lasers enabled by poplar catkin microstructures》（DOI：10.1364/OE.584775）为题发表于《Optics Express》，论文第一作者为数理学院硕士研究生胡嘉涛，青岛科技大学为第一单位，通讯作者为王霞教授和吕浩副教授。
同时，课题组还以海洋生物材料浒苔为平台，构建多尺度光子结构，系统研究了随机激光中的复本对称性破缺行为及其在无散斑成像中的应用，相关成果以《Replica symmetry breaking in coherent random lasers enabled by enteromorpha prolifera with multiscale photonic architectur》（DOI：10.1142/S0218863526500141）发表于《Journal of Nonlinear Optical Physics & Materials》，论文第一作者为数理学院硕士研究生张益宁，青岛科技大学为第一单位，通讯作者为吕浩副教授。
上述研究从材料设计、物理机制到应用拓展，系统推进了随机激光的多维度调控与功能化发展，为我校物理学及相关学科的ESI建设与高质量发展提供了有力支撑。
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