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 wzmocnienia wzmacniającego stymulowane promieniowanie i struktury wnęki generującej rezonans optyczny. Gdy rozmiar wnękilaserjest bliski poziomu mikronów lub submikronowego, stał się jednym z aktualnych punktów zapalnych badań w społeczności akademickiej: lasery mikrownękowe, które mogą osiągnąć znaczącą interakcję światła i materii w małej objętości. Łączenie mikrownęk ze złożonymi systemami, takie jak wprowadzanie nieregularnych lub nieuporządkowanych granic wnęk lub wprowadzanie złożonych lub nieuporządkowanych mediów roboczych do mikrownęk, zwiększy stopień swobody wyjścia lasera. Fizyczne cechy nieklonowania nieuporządkowanych wnęk wprowadzają wielowymiarowe metody kontroli parametrów lasera i mogą rozszerzyć jego potencjał zastosowania.

Różne systemy losowelasery mikrownękowe
W tym artykule losowe lasery mikrownękowe są klasyfikowane po raz pierwszy w różnych wymiarach wnęki. To rozróżnienie nie tylko podkreśla unikalne cechy wyjściowe losowego lasera mikrownękowego w różnych wymiarach, ale także wyjaśnia zalety różnicy wielkości losowej mikrownęki w różnych dziedzinach regulacyjnych i zastosowań. Trójwymiarowa półprzewodnikowa mikrownęka ma zwykle mniejszą objętość trybu, co pozwala uzyskać silniejszą interakcję światła i materii. Ze względu na trójwymiarową zamkniętą strukturę pole światła może być wysoce zlokalizowane w trzech wymiarach, często z wysokim współczynnikiem jakości (współczynnik Q). Te cechy sprawiają, że nadaje się do precyzyjnego wykrywania, przechowywania fotonów, przetwarzania informacji kwantowej i innych zaawansowanych dziedzin technologicznych. Otwarty dwuwymiarowy układ cienkowarstwowy jest idealną platformą do konstruowania nieuporządkowanych struktur planarnych. Jako dwuwymiarowa nieuporządkowana płaszczyzna dielektryczna ze zintegrowanym wzmocnieniem i rozpraszaniem, układ cienkowarstwowy może aktywnie uczestniczyć w generowaniu losowego lasera. Efekt falowodu planarnego ułatwia sprzężenie i zbieranie lasera. Przy dalszym zmniejszeniu wymiaru wnęki integracja sprzężenia zwrotnego i mediów wzmocnienia w jednowymiarowym falowodzie może tłumić rozpraszanie światła promieniowego, jednocześnie zwiększając rezonans światła osiowego i sprzężenie. To podejście integracyjne ostatecznie poprawia wydajność generowania i sprzężenia laserowego.

Charakterystyka regulacyjna losowych laserów mikrownękowych
Wiele wskaźników tradycyjnych laserów, takich jak spójność, próg, kierunek wyjścia i charakterystyki polaryzacji, to kluczowe kryteria pomiaru wydajności wyjściowej laserów. W porównaniu z konwencjonalnymi laserami ze stałymi symetrycznymi wnękami, losowy laser mikrownękowy zapewnia większą elastyczność w regulacji parametrów, co znajduje odzwierciedlenie w wielu wymiarach, w tym w domenie czasu, domenie widmowej i domenie przestrzennej, podkreślając 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 sterowania kierunkiem losowego lasera, to unikalne źródło światła jest coraz częściej stosowane w obrazowaniu, diagnostyce medycznej, wykrywaniu, komunikacji informacyjnej i innych dziedzinach.
Jako nieuporządkowany laser mikro-wnękowy w skali mikro i nano, losowy laser mikro-wnękowy jest bardzo wrażliwy na zmiany środowiskowe, a jego parametryczne właściwości 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 aplikacji czujników o wysokiej czułości. W dziedzinie obrazowania idealneźródło światłapowinien mieć wysoką gęstość widmową, silne wyjście kierunkowe i niską spójność przestrzenną, aby zapobiec efektom interferencji plamek. Naukowcy zademonstrowali zalety losowych laserów do obrazowania bez plamek w perowskicie, biofilmie, rozpraszaczach ciekłych kryształów i nośnikach tkanek komórkowych. W diagnostyce medycznej losowy laser mikrownękowy może przenosić rozproszone informacje z gospodarza biologicznego i został pomyślnie zastosowany do wykrywania różnych tkanek biologicznych, co zapewnia wygodę nieinwazyjnej diagnostyki medycznej.

W przyszłości systematyczna analiza nieuporządkowanych struktur mikrownęk i złożonych mechanizmów generowania lasera stanie się bardziej kompletna. Wraz z ciągłym postępem nauki o materiałach i nanotechnologii, oczekuje się, że będzie wytwarzanych więcej drobnych i funkcjonalnych nieuporządkowanych struktur mikrownęk, co ma duży potencjał w promowaniu badań podstawowych i praktycznych zastosowań.