Repositorio
Institucional

de Oliveira, Helinando P.

Dye-doped electrospun fiber-based random lasers: The influence of combined gain media

ELSEVIER

OPTICAL MATERIALS

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This article reports the development and characterization of polymeric Random Lasers (RLs) based on dye-doped electrospun fibers using Eudragit L-100 polymer doped with different gain media: Rodamine B (RhB), carbon dots (CD) and coumarin (CR). The fibers were prepared via electrospinning, resulting in ribbon-like or flat fibers with an average width of 500 nm, acting as the scattering medium and as the gain medium necessary to stimulate light amplification. The RL emission was initially investigated in purely rhodamine-doped fibers (EDGT-RhB), a well-documented system in the literature. Subsequently, we explored the RL emission in fibers doped with CD (EDGT-RhB-CD) and CR (EDGT-RhB-CR), proposed as combined gain media to enhance the performance of the resulting flexible RLs. The samples were excited by the second harmonic of a Q-switched nanosecond pulsed laser operating at 10 Hz. The fluorescence and RL emissions were monitored around 600 nm. The scattered emission was captured using two distinct detection channels: one collected the emission from the front surface of the sample (R). In contrast, the other collected the emission from the opposite surface (T). All samples demonstrated threshold RL behavior, with the EDGT-RhB-CR sample exhibiting the lowest threshold at approximately 5.14 mu J/ pulse and a bandwidth narrowing to less than 10 nm in both R and T detection channels. A comprehensive analysis of the Fast Fourier Transforms of the RL spectra was conducted to obtain insights into the optical path lengths contributing to the lasing emissions. Additionally, the spatial intensity distribution profiles of the RL action were monitored using a CCD camera. Degradation measurements were also conducted to assess the combined gain media influence on the fibers' RL emissions.Este artículo informa sobre el desarrollo y la caracterización de láseres aleatorios poliméricos (RL) basados ​​en fibras electrohiladas dopadas con colorante, utilizando el polímero Eudragit L-100 dopado con diferentes medios de ganancia: rodamina B (RhB), puntos de carbono (CD) y cumarina (CR). Las fibras se prepararon mediante electrohilado, obteniéndose fibras planas o en forma de cinta con un ancho promedio de 500 nm, que actúan como medio de dispersión y como medio de ganancia necesario para estimular la amplificación de la luz. La emisión del RL se investigó inicialmente en fibras dopadas exclusivamente con rodamina (EDGT-RhB), un sistema bien documentado en la literatura. Posteriormente, exploramos la emisión del RL en fibras dopadas con CD (EDGT-RhB-CD) y CR (EDGT-RhB-CR), propuestos como medios de ganancia combinados para mejorar el rendimiento de los RL flexibles resultantes. Las muestras se excitaron con el segundo armónico de un láser pulsado de nanosegundos con conmutación Q que operaba a 10 Hz. Se monitorizaron las emisiones de fluorescencia y RL alrededor de 600 nm. La emisión dispersa se capturó mediante dos canales de detección distintos: uno recogió la emisión de la superficie frontal de la muestra (R), mientras que el otro recogió la emisión de la superficie opuesta (T). Todas las muestras mostraron un comportamiento de RL con umbral, siendo la muestra EDGT-RhB-CR la que presentó el umbral más bajo, de aproximadamente 5,14 μJ/pulso, y un ancho de banda que se redujo a menos de 10 nm en ambos canales de detección (R y T). Se realizó un análisis exhaustivo de las transformadas rápidas de Fourier de los espectros de RL para obtener información sobre las longitudes de trayectoria óptica que contribuyen a las emisiones láser. Además, se monitorizaron los perfiles de distribución espacial de intensidad de la acción RL mediante una cámara CCD. También se realizaron mediciones de degradación para evaluar la influencia de los medios de ganancia combinados en las emisiones RL de las fibras.

artículo original

Dye-doped flexible random lasers

Eudragit electrospun fibers

Organic dyes

Carbon dots

Organic flexible random laser

10.1016/j.optmat.2025.116647

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STIMULATED-EMISSION

STIMULATED-EMISSION

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Dye-doped electrospun fiber-based random lasers: The influence of combined gain media

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