Lasery złożone z mikrownęk od stanów uporządkowanych do nieuporządkowanych

Lasery złożone z mikrownęk od stanów uporządkowanych do nieuporządkowanych

Typowy laser składa się z trzech podstawowych elementów: źródła pompującego, ośrodka wzmacniającego stymulowane promieniowanie oraz struktury wnęki generującej rezonans optyczny. Gdy rozmiar wnękilaserJest on bliski poziomowi mikronów lub submikronów, co czyni go jednym z aktualnych gorących tematów badawczych w środowisku akademickim: lasery mikrownękowe, które mogą osiągnąć znaczącą interakcję światła i materii w małej objętości. Łączenie mikrownęk ze złożonymi systemami, na przykład poprzez wprowadzenie nieregularnych lub nieuporządkowanych granic wnęk lub wprowadzenie złożonych lub nieuporządkowanych ośrodków roboczych do mikrownęk, zwiększy stopień swobody wyjścia lasera. Fizyczne właściwości nieuporządkowanych wnęk, uniemożliwiające klonowanie, umożliwiają wielowymiarowe metody kontroli parametrów lasera i mogą poszerzyć jego potencjał aplikacyjny.

Różne systemy losowelasery mikrownękowe
W niniejszym artykule po raz pierwszy sklasyfikowano losowe lasery mikrownękowe w różnych wymiarach wnęki. To rozróżnienie nie tylko podkreśla unikalne charakterystyki wyjściowe losowego lasera mikrownękowego w różnych wymiarach, ale także wyjaśnia zalety różnicy wielkości losowej mikrownęki w różnych dziedzinach regulacji i zastosowań. Trójwymiarowa półprzewodnikowa mikrownęka ma zazwyczaj mniejszą objętość modu, co pozwala na silniejsze oddziaływanie światła z materią. Dzięki swojej trójwymiarowej, zamkniętej strukturze, pole światła może być wysoce zlokalizowane w trzech wymiarach, często z wysokim współczynnikiem jakości (współczynnikiem Q). Te cechy sprawiają, że nadaje się do precyzyjnego wykrywania, przechowywania fotonów, przetwarzania informacji kwantowej i innych zaawansowanych dziedzin technologii. Otwarty, dwuwymiarowy układ cienkowarstwowy stanowi idealną platformę do konstruowania nieuporządkowanych struktur planarnych. Jako dwuwymiarowa, nieuporządkowana płaszczyzna dielektryczna ze zintegrowanym wzmocnieniem i rozpraszaniem, układ cienkowarstwowy może aktywnie uczestniczyć w generowaniu lasera losowego. Planarny efekt falowodu ułatwia sprzężenie i zbieranie lasera. Dzięki dalszej redukcji wymiarów wnęki, integracja sprzężenia zwrotnego i ośrodka wzmocnienia w jednowymiarowym falowodzie może tłumić promieniowe rozpraszanie światła, jednocześnie zwiększając osiowy rezonans światła i sprzężenie. To podejście integracyjne ostatecznie poprawia wydajność generowania i sprzężenia laserowego.

Charakterystyka regulacyjna losowych laserów mikrownękowych
Wiele wskaźników tradycyjnych laserów, takich jak koherencja, próg, kierunek wyjściowy i charakterystyka polaryzacji, stanowi kluczowe kryteria pomiaru wydajności laserów. W porównaniu z konwencjonalnymi laserami ze stałymi, symetrycznymi wnękami rezonansowymi, losowy laser mikrownękowy zapewnia większą elastyczność w regulacji parametrów, co znajduje odzwierciedlenie w wielu wymiarach, w tym w domenie czasu, widmie i przestrzeni, co podkreśla wielowymiarową sterowalność losowego lasera mikrownękowego.

Charakterystyka zastosowań losowych laserów mikrownękowych
Niska spójność przestrzenna, losowość modów i wrażliwość na otoczenie zapewniają wiele korzystnych czynników dla zastosowania stochastycznych laserów mikrownękowych. Dzięki rozwiązaniu sterowania modami i kierunkiem lasera losowego, to unikalne źródło światła jest coraz częściej wykorzystywane w obrazowaniu, diagnostyce medycznej, czujnikach, komunikacji informacyjnej i innych dziedzinach.
Jako laser z nieuporządkowaną mikrownęką w skali mikro i nano, losowy laser z mikrownęką jest bardzo wrażliwy na zmiany środowiskowe, a jego parametry mogą reagować na różne czułe wskaźniki monitorujące środowisko zewnętrzne, takie jak temperatura, wilgotność, pH, stężenie cieczy, współczynnik załamania światła itp., tworząc doskonałą platformę do realizacji zastosowań o wysokiej czułości. W dziedzinie obrazowania, idealneźródło światłaPowinien charakteryzować się wysoką gęstością widmową, silnym sygnałem kierunkowym i niską koherencją przestrzenną, aby zapobiegać efektom interferencji plamek. Naukowcy zademonstrowali zalety laserów losowych w obrazowaniu bez plamek w perowskitach, biofilmach, rozpraszaczach ciekłokrystalicznych i nośnikach komórek tkankowych. W diagnostyce medycznej laser losowy z mikrownęką może przenosić rozproszone informacje z gospodarza biologicznego i został z powodzeniem zastosowany do wykrywania różnych tkanek biologicznych, co zapewnia wygodę nieinwazyjnej diagnostyki medycznej.

W przyszłości systematyczna analiza nieuporządkowanych struktur mikrownęk i złożonych mechanizmów generacji laserów stanie się bardziej kompletna. Dzięki ciągłemu postępowi w materiałoznawstwie i nanotechnologii, oczekuje się, że powstaną bardziej precyzyjne i funkcjonalne nieuporządkowane struktury mikrownęk, co ma ogromny potencjał w promowaniu badań podstawowych i zastosowań praktycznych.