Kompleksni laserji z mikro votlinami od urejenih do neurejenih stanj

Kompleksni laserji z mikro votlinami od urejenih do neurejenih stanj

Tipičen laser je sestavljen iz treh osnovnih elementov: črpalnega vira, ojačevalnega medija, ki ojača stimulirano sevanje, in votline, ki ustvarja optično resonanco. Ko je velikost votlinelaserKer je blizu mikronske ali submikronske ravni, je postal eno od trenutnih raziskovalnih središč v akademski skupnosti: mikrovotlinski laserji, ki lahko dosežejo znatno interakcijo med svetlobo in snovjo v majhnem volumnu. Združevanje mikrovotlin s kompleksnimi sistemi, kot je uvedba nepravilnih ali neurejenih meja votlin ali uvedba kompleksnih ali neurejenih delovnih medijev v mikrovotline, bo povečalo stopnjo svobode laserskega izhoda. Fizične značilnosti neurejenih votlin, ki preprečujejo kloniranje, prinašajo večdimenzionalne metode nadzora laserskih parametrov in lahko razširijo njegov uporabni potencial.

Različni sistemi naključnegamikrovotlinski laserji
V tem članku so laserji z naključnimi mikrovotlinami prvič razvrščeni glede na različne dimenzije votline. Ta razlika ne le poudarja edinstvene izhodne značilnosti laserja z naključnimi mikrovotlinami v različnih dimenzijah, temveč tudi pojasnjuje prednosti razlike v velikosti naključne mikrovotline na različnih regulativnih in uporabnih področjih. Tridimenzionalna trdna mikrovotlina ima običajno manjši volumen modov, s čimer doseže močnejšo interakcijo med svetlobo in snovjo. Zaradi svoje tridimenzionalne zaprte strukture je svetlobno polje lahko zelo lokalizirano v treh dimenzijah, pogosto z visokim faktorjem kakovosti (Q-faktorjem). Zaradi teh lastnosti je primeren za visoko precizno zaznavanje, shranjevanje fotonov, kvantno obdelavo informacij in druga napredna tehnološka področja. Odprt dvodimenzionalni tankoplastni sistem je idealna platforma za konstrukcijo neurejenih planarnih struktur. Kot dvodimenzionalna neurejena dielektrična ravnina z integriranim ojačanjem in sipanjem lahko tankoplastni sistem aktivno sodeluje pri generiranju naključnega laserja. Učinek planarnega valovoda olajša spajanje in zbiranje laserja. Z dodatno zmanjšano dimenzijo votline lahko integracija povratnih informacij in ojačanja v enodimenzionalni valovod zavira radialno sipanje svetlobe, hkrati pa izboljša aksialno resonanco in spajanje svetlobe. Ta integracijski pristop na koncu izboljša učinkovitost laserske generacije in sklopitve.

Regulativne značilnosti laserjev z naključnimi mikro votlinami
Številni kazalniki tradicionalnih laserjev, kot so koherenca, prag, smer izhoda in polarizacijske značilnosti, so ključna merila za merjenje izhodne zmogljivosti laserjev. V primerjavi s konvencionalnimi laserji s fiksnimi simetričnimi votlinami laser z naključno mikro votlino zagotavlja večjo fleksibilnost pri regulaciji parametrov, kar se odraža v več dimenzijah, vključno s časovno domeno, spektralno domeno in prostorsko domeno, kar poudarja večdimenzionalno krmilljivost laserja z naključno mikro votlino.

Značilnosti uporabe laserjev z naključnimi mikro votlinami
Nizka prostorska koherenca, naključnost modov in občutljivost na okolje zagotavljajo številne ugodne dejavnike za uporabo stohastičnih mikrokavitacijskih laserjev. Z rešitvijo za nadzor modov in smeri naključnega laserja se ta edinstveni vir svetlobe vse pogosteje uporablja v slikanju, medicinski diagnostiki, zaznavanju, komunikaciji informacij in na drugih področjih.
Kot neurejen laser z mikro votlino na mikro in nano ravni je laser z naključno mikro votlino zelo občutljiv na spremembe v okolju, njegove parametrične značilnosti pa se lahko odzivajo na različne občutljive kazalnike, ki spremljajo zunanje okolje, kot so temperatura, vlažnost, pH, koncentracija tekočine, lomni količnik itd., kar ustvarja vrhunsko platformo za realizacijo visoko občutljivih senzorskih aplikacij. Na področju slikanja je idealenvir svetlobemora imeti visoko spektralno gostoto, močan usmerjeni izhod in nizko prostorsko koherenco, da se preprečijo interferenčni učinki specklov. Raziskovalci so pokazali prednosti naključnih laserjev za slikanje brez specklov v perovskitu, biofilmu, tekočekristalnih razpršilnikih in nosilcih celičnega tkiva. V medicinski diagnostiki lahko naključni mikrokavitacijski laser prenaša razpršene informacije iz biološkega gostitelja in se uspešno uporablja za odkrivanje različnih bioloških tkiv, kar zagotavlja priročnost za neinvazivno medicinsko diagnostiko.

V prihodnosti bo sistematična analiza neurejenih struktur mikrovotlin in kompleksnih mehanizmov za generiranje laserja postala popolnejša. Z nenehnim napredkom znanosti o materialih in nanotehnologije se pričakuje, da bo izdelanih več finih in funkcionalnih neurejenih struktur mikrovotlin, kar ima velik potencial za spodbujanje temeljnih raziskav in praktičnih aplikacij.