Komplexné lasery s mikrodutinami z usporiadaných do neusporiadaných stavov

Komplexné lasery s mikrodutinami z usporiadaných do neusporiadaných stavov

Typický laser sa skladá z troch základných prvkov: zdroja čerpania, zosilňovacieho média, ktoré zosilňuje stimulované žiarenie, a dutinovej štruktúry, ktorá generuje optickú rezonanciu. Keď je veľkosť dutinylaserKeďže sa blíži k mikrónovej alebo submikrónovej úrovni, stal sa jedným z aktuálnych výskumných bodov v akademickej komunite: mikrodutinové lasery, ktoré dokážu dosiahnuť významnú interakciu svetla a hmoty v malom objeme. Kombinácia mikrodutín s komplexnými systémami, ako je zavedenie nepravidelných alebo neusporiadaných hraníc dutín alebo zavedenie komplexného alebo neusporiadaného pracovného média do mikrodutín, zvýši stupeň voľnosti laserového výstupu. Fyzikálne charakteristiky neusporiadaných dutín, ktoré im umožňujú neklonovať, prinášajú viacrozmerné metódy riadenia parametrov lasera a môžu rozšíriť jeho aplikačný potenciál.

Rôzne systémy náhodnýchmikrodutinové lasery
V tomto článku sú lasery s náhodnými mikrodutinami po prvýkrát klasifikované z rôznych rozmerov dutiny. Toto rozlíšenie nielen zdôrazňuje jedinečné výstupné charakteristiky laseru s náhodnými mikrodutinami v rôznych rozmeroch, ale tiež objasňuje výhody rozdielu vo veľkostiach náhodnej mikrodutiny v rôznych regulačných a aplikačných oblastiach. Trojrozmerná mikrodutina v pevnom skupenstve má zvyčajne menší objem módu, čím sa dosahuje silnejšia interakcia svetla a hmoty. Vďaka svojej trojrozmernej uzavretej štruktúre môže byť svetelné pole vysoko lokalizované v troch rozmeroch, často s vysokým faktorom kvality (Q-faktor). Tieto vlastnosti ho robia vhodným pre vysoko presné snímanie, ukladanie fotónov, kvantové spracovanie informácií a ďalšie oblasti pokročilých technológií. Otvorený dvojrozmerný tenkovrstvový systém je ideálnou platformou pre konštrukciu neusporiadaných planárnych štruktúr. Ako dvojrozmerná neusporiadaná dielektrická rovina s integrovaným zosilnením a rozptylom sa tenkovrstvový systém môže aktívne podieľať na generovaní náhodného laseru. Efekt planárneho vlnovodu uľahčuje väzbu a zber laseru. S ďalším zmenšením rozmeru dutiny môže integrácia spätnoväzobného a zosilňovacieho média do jednorozmerného vlnovodu potlačiť radiálny rozptyl svetla a zároveň zvýšiť axiálnu rezonanciu a väzbu svetla. Tento integračný prístup v konečnom dôsledku zlepšuje účinnosť generovania a prepojenia laseru.

Regulačné charakteristiky náhodných mikrodutinových laserov
Mnohé ukazovatele tradičných laserov, ako je koherencia, prahová hodnota, smer výstupu a polarizačné charakteristiky, sú kľúčovými kritériami na meranie výstupného výkonu laserov. V porovnaní s konvenčnými lasermi s pevnými symetrickými dutinami poskytuje laser s náhodnými mikrodutinami väčšiu flexibilitu v regulácii parametrov, čo sa odráža vo viacerých dimenziách vrátane časovej domény, spektrálnej domény a priestorovej domény, čo zdôrazňuje viacrozmernú ovládateľnosť laseru s náhodnými mikrodutinami.

Aplikačné charakteristiky laserov s náhodnými mikrodutinami
Nízka priestorová koherencia, náhodnosť módov a citlivosť na prostredie poskytujú mnoho priaznivých faktorov pre aplikáciu stochastických mikrodutinových laserov. Vďaka riešeniu riadenia módov a smeru náhodného laseru sa tento jedinečný svetelný zdroj čoraz viac používa v zobrazovaní, lekárskej diagnostike, senzorike, informačnej komunikácii a ďalších oblastiach.
Ako neusporiadaný mikrodutinový laser v mikro a nano mierke je náhodný mikrodutinový laser veľmi citlivý na zmeny prostredia a jeho parametrické charakteristiky môžu reagovať na rôzne citlivé indikátory monitorujúce vonkajšie prostredie, ako je teplota, vlhkosť, pH, koncentrácia kvapaliny, index lomu atď., čím vytvárajú vynikajúcu platformu pre realizáciu vysoko citlivých senzorických aplikácií. V oblasti zobrazovania je ideálny...zdroj svetlaby mal mať vysokú spektrálnu hustotu, silný smerový výstup a nízku priestorovú koherenciu, aby sa zabránilo efektom interferenčných škvŕn. Výskumníci preukázali výhody náhodných laserov pre zobrazovanie bez škvŕn v perovskitoch, biofilmoch, rozptylových kvapalných kryštáloch a nosičoch bunkového tkaniva. V lekárskej diagnostike môže laser s náhodnými mikrodutinami prenášať rozptýlené informácie z biologického hostiteľa a bol úspešne použitý na detekciu rôznych biologických tkanív, čo poskytuje pohodlie pri neinvazívnej lekárskej diagnostike.

V budúcnosti bude systematická analýza neusporiadaných štruktúr mikrodutín a komplexných mechanizmov generovania laserového žiarenia úplnejšia. S neustálym pokrokom v materiálovej vede a nanotechnológii sa očakáva, že sa bude vyrábať viac jemných a funkčných neusporiadaných štruktúr mikrodutín, čo má veľký potenciál pri podpore základného výskumu a praktických aplikácií.