Mikrošupljinski kompleksni laseri od uređenih do neuređenih stanja

Mikrošupljinski kompleksni laseri od uređenih do neuređenih stanja

Tipičan laser sastoji se od tri osnovna elementa: izvora pumpe, pojačavajućeg medija koji pojačava stimulirano zračenje i šupljinske strukture koja generira optičku rezonancu. Kada je veličina šupljinelaserblizu je mikronske ili submikronske razine, postao je jedno od trenutnih istraživačkih žarišta u akademskoj zajednici: mikrošupljinski laseri, koji mogu postići značajnu interakciju svjetlosti i materije u malom volumenu. Kombiniranjem mikrošupljina sa složenim sustavima, poput uvođenja nepravilnih ili neuređenih granica šupljina ili uvođenja složenih ili neuređenih radnih medija u mikrošupljine, povećat će se stupanj slobode laserskog izlaza. Fizičke karakteristike nekloniranja neuređenih šupljina donose višedimenzionalne metode kontrole laserskih parametara i mogu proširiti njegov potencijal primjene.

Različiti sustavi slučajnihmikrošupljinski laseri
U ovom radu, laseri sa slučajnim mikrošupljinama prvi put su klasificirani iz različitih dimenzija šupljine. Ova razlika ne samo da ističe jedinstvene izlazne karakteristike lasera sa slučajnim mikrošupljinama u različitim dimenzijama, već i pojašnjava prednosti razlike u veličini slučajne mikrošupljine u različitim regulatornim i primjenskim područjima. Trodimenzionalna mikrošupljina u čvrstom stanju obično ima manji volumen moda, čime se postiže jača interakcija svjetlosti i materije. Zbog svoje trodimenzionalne zatvorene strukture, svjetlosno polje može biti visoko lokalizirano u tri dimenzije, često s visokim faktorom kvalitete (Q-faktor). Ove karakteristike čine ga prikladnim za visokoprecizno očitavanje, pohranu fotona, kvantnu obradu informacija i druga napredna tehnološka područja. Otvoreni dvodimenzionalni sustav tankog filma idealna je platforma za konstrukciju neuređenih planarnih struktura. Kao dvodimenzionalna neuređena dielektrična ravnina s integriranim pojačanjem i raspršenjem, sustav tankog filma može aktivno sudjelovati u generiranju slučajnog lasera. Efekt planarnog valovoda olakšava spajanje i prikupljanje lasera. S daljnjim smanjenjem dimenzije šupljine, integracija medija povratne sprege i pojačanja u jednodimenzionalni valovod može potisnuti radijalno raspršenje svjetlosti, a istovremeno poboljšati aksijalnu rezonancu i spajanje svjetlosti. Ovaj pristup integraciji u konačnici poboljšava učinkovitost generiranja i spajanja lasera.

Regulatorne karakteristike lasera sa slučajnim mikrošupljinama
Mnogi pokazatelji tradicionalnih lasera, poput koherencije, praga, smjera izlaza i karakteristika polarizacije, ključni su kriteriji za mjerenje izlaznih performansi lasera. U usporedbi s konvencionalnim laserima s fiksnim simetričnim šupljinama, laser sa slučajnim mikrošupljinama pruža veću fleksibilnost u regulaciji parametara, što se odražava u više dimenzija, uključujući vremensku domenu, spektralnu domenu i prostornu domenu, ističući višedimenzionalnu upravljivost lasera sa slučajnim mikrošupljinama.

Karakteristike primjene lasera sa slučajnim mikrošupljinama
Niska prostorna koherencija, slučajnost modova i osjetljivost na okolinu pružaju mnoge povoljne čimbenike za primjenu stohastičkih mikrošupljinskih lasera. S rješenjem za kontrolu modova i kontrolu smjera slučajnog lasera, ovaj jedinstveni izvor svjetlosti sve se više koristi u snimanju, medicinskoj dijagnostici, senzorskim sustavima, komunikaciji informacija i drugim područjima.
Kao neuređeni laser s mikrošupljinama na mikro i nano skali, laser s nasumičnom mikrošupljinom vrlo je osjetljiv na promjene u okolišu, a njegove parametarske karakteristike mogu reagirati na različite osjetljive pokazatelje koji prate vanjski okoliš, poput temperature, vlažnosti, pH, koncentracije tekućine, indeksa loma itd., stvarajući vrhunsku platformu za realizaciju visokoosjetljivih senzorskih primjena. U području snimanja, idealanizvor svjetlostitrebali bi imati visoku spektralnu gustoću, snažan usmjereni izlaz i nisku prostornu koherenciju kako bi se spriječili efekti interferencije i mrlja. Istraživači su pokazali prednosti nasumičnih lasera za snimanje bez mrlja u perovskitu, biofilmu, raspršivačima tekućih kristala i nosačima staničnog tkiva. U medicinskoj dijagnostici, laser sa slučajnim mikrošupljinama može prenositi raspršene informacije od biološkog domaćina i uspješno je primijenjen za otkrivanje različitih bioloških tkiva, što pruža pogodnost za neinvazivnu medicinsku dijagnozu.

U budućnosti će sustavna analiza neuređenih struktura mikrošupljina i složenih mehanizama generiranja lasera postati potpunija. S kontinuiranim napretkom znanosti o materijalima i nanotehnologije očekuje se proizvodnja finijih i funkcionalnijih neuređenih struktura mikrošupljina, što ima veliki potencijal u promicanju temeljnih istraživanja i praktičnih primjena.