Složeni laseri s mikrošupljinama od uređenih do neuređenih stanja

Složeni laseri s mikrošupljinama od uređenih do neuređenih stanja

Tipični laser sastoji se od tri osnovna elementa: izvora pumpe, medija za pojačanje koji pojačava stimulirano zračenje i strukture šupljine koja stvara optičku rezonanciju. Kada se veličina šupljinelaserblizu mikronske ili submikronske razine, postao je jedno od trenutnih žarišta istraživanja u akademskoj zajednici: laseri s mikro šupljinama, koji mogu postići značajnu interakciju svjetla i materije u malom volumenu. Kombinacija mikrošupljina sa složenim sustavima, kao što je uvođenje nepravilnih ili neuređenih granica šupljina ili uvođenje složenih ili neuređenih radnih medija u mikrošupljine, povećat će stupanj slobode laserskog izlaza. Fizičke karakteristike nekloniranja neuređenih šupljina donose višedimenzionalne metode kontrole laserskih parametara i mogu proširiti potencijal njegove primjene.

Različiti sustavi slučajnog odabiramikrokavitacijski laseri
U ovom su radu laseri s nasumičnim mikrošupljinama prvi put klasificirani prema različitim dimenzijama šupljina. Ovo razlikovanje ne samo da naglašava jedinstvene izlazne karakteristike lasera s nasumičnim mikrošupljinama u različitim dimenzijama, već također pojašnjava prednosti razlike u veličini nasumičnog mikrošupljina u različitim regulatornim i primjenljivim poljima. Trodimenzionalna mikrošupljina čvrstog stanja obično ima manji volumen moda, čime se postiže jača interakcija svjetla 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 ga čine prikladnim za visokoprecizna očitavanja, pohranu fotona, kvantnu obradu informacija i druga napredna tehnološka polja. Otvoreni dvodimenzionalni tankoslojni sustav idealna je platforma za konstruiranje neuređenih planarnih struktura. Kao dvodimenzionalna nesređena dielektrična ravnina s integriranim pojačanjem i raspršenjem, sustav tankog filma može aktivno sudjelovati u stvaranju nasumičnog lasera. Efekt planarnog valovoda olakšava spajanje i prikupljanje lasera. S dodatno smanjenom dimenzijom šupljine, integracija medija povratne sprege i pojačanja u jednodimenzionalni valovod može potisnuti radijalno raspršenje svjetlosti dok povećava aksijalnu svjetlosnu rezonanciju i spregu. Ovaj integracijski pristup u konačnici poboljšava učinkovitost laserskog generiranja i spajanja.

Regulatorne karakteristike lasera s nasumičnom mikrošupljinom
Mnogi pokazatelji tradicionalnih lasera, kao što su koherencija, prag, izlazni smjer i polarizacijske karakteristike, ključni su kriteriji za mjerenje izlaznih performansi lasera. U usporedbi s konvencionalnim laserima s fiksnim simetričnim šupljinama, laser s nasumičnim mikrošupljinama pruža veću fleksibilnost u regulaciji parametara, što se odražava u višestrukim dimenzijama uključujući vremensku domenu, spektralnu domenu i prostornu domenu, naglašavajući višedimenzionalnu upravljivost lasera s nasumičnim mikrošupljinama.

Značajke primjene lasera s nasumičnom mikrošupljinom
Niska prostorna koherencija, slučajnost modova i osjetljivost na okolinu daju mnoge povoljne čimbenike za primjenu stohastičkih lasera s mikrošupljinama. Uz rješenje kontrole načina rada i kontrole smjera nasumičnog lasera, ovaj jedinstveni izvor svjetlosti sve se više koristi u slikanju, medicinskoj dijagnozi, senzorima, informacijskoj komunikaciji i drugim poljima.
Kao laser s neuređenim mikro-šupljinama na mikro i nano skali, laser s nasumičnim mikro-šupljinama vrlo je osjetljiv na promjene okoliša, a njegove parametarske karakteristike mogu odgovoriti na različite osjetljive indikatore koji prate vanjsko okruženje, kao što su temperatura, vlažnost, pH, koncentracija tekućine, indeks loma, itd., stvarajući vrhunsku platformu za realizaciju visokoosjetljivih senzorskih aplikacija. Na polju slike, idealizvor svjetlostitreba imati visoku spektralnu gustoću, snažan usmjereni izlaz i nisku prostornu koherenciju kako bi se spriječili efekti pjegavosti interferencije. Istraživači su pokazali prednosti nasumičnih lasera za prikaz bez mrlja u perovskitu, biofilmu, raspršivačima tekućih kristala i nosačima staničnih tkiva. U medicinskoj dijagnostici, laser s nasumičnim mikrošupljinama može prenositi raspršene informacije iz biološkog domaćina i uspješno se primjenjuje za otkrivanje različitih bioloških tkiva, što pruža pogodnost za neinvazivnu medicinsku dijagnostiku.

U budućnosti će sustavna analiza nesređenih struktura mikrošupljina i složenih mehanizama generiranja lasera postati potpunija. Sa stalnim napretkom znanosti o materijalima i nanotehnologije, očekuje se da će se proizvoditi više finih i funkcionalnih neuređenih mikrošupljinskih struktura, što ima veliki potencijal u promicanju osnovnih istraživanja i praktičnih primjena.