Laseruri complexe de microcavități de la stări ordonate la stări dezordonate
Un laser tipic constă din trei elemente de bază: o sursă de pompă, un mediu de câștig care amplifică radiația stimulată și o structură de cavitate care generează o rezonanță optică. Când dimensiunea cavitățiilasereste aproape de nivelul micronului sau submicronului, a devenit unul dintre punctele actuale de cercetare în comunitatea academică: laserele cu microcavități, care pot realiza interacțiuni semnificative între lumină și materie într-un volum mic. Combinarea microcavităților cu sisteme complexe, cum ar fi introducerea limitelor neregulate sau dezordonate ale cavității sau introducerea mediilor de lucru complexe sau dezordonate în microcavități, va crește gradul de libertate a ieșirii laserului. Caracteristicile fizice de non-clonare ale cavităților dezordonate aduc metode de control multidimensionale a parametrilor laserului și pot extinde potențialul său de aplicare.
Diferite sisteme aleatoriilasere cu microcavități
În această lucrare, laserele cu microcavități aleatorii sunt clasificate din diferite dimensiuni ale cavității pentru prima dată. Această distincție nu numai că evidențiază caracteristicile unice de ieșire ale laserului cu microcavități aleatorii în diferite dimensiuni, dar clarifică și avantajele diferenței de dimensiune a microcavității aleatoare în diferite domenii de reglementare și de aplicare. Microcavitatea tridimensională în stare solidă are de obicei un volum de mod mai mic, realizând astfel o interacțiune mai puternică între lumină și materie. Datorită structurii sale tridimensionale închise, câmpul luminos poate fi foarte localizat în trei dimensiuni, adesea cu un factor de calitate ridicat (factor Q). Aceste caracteristici îl fac potrivit pentru detectarea de înaltă precizie, stocarea fotonilor, procesarea informațiilor cuantice și alte domenii tehnologice avansate. Sistemul de film subțire bidimensional deschis este o platformă ideală pentru construirea de structuri plane dezordonate. Fiind un plan dielectric dezordonat bidimensional cu câștig și împrăștiere integrate, sistemul de film subțire poate participa activ la generarea laserului aleatoriu. Efectul de ghid de undă plan ușoară cuplarea și colectarea laserului. Cu dimensiunea cavității redusă și mai mult, integrarea mediilor de feedback și câștig în ghidul de undă unidimensional poate suprima împrăștierea radială a luminii, sporind în același timp rezonanța și cuplarea luminii axiale. Această abordare de integrare îmbunătățește în cele din urmă eficiența generării și cuplării laserului.
Caracteristicile de reglementare ale laserelor cu microcavități aleatorii
Mulți indicatori ai laserelor tradiționale, cum ar fi coerența, pragul, direcția de ieșire și caracteristicile de polarizare, sunt criteriile cheie pentru măsurarea performanței de ieșire a laserelor. În comparație cu laserele convenționale cu cavități simetrice fixe, laserul cu microcavități aleatoare oferă mai multă flexibilitate în reglarea parametrilor, care se reflectă în mai multe dimensiuni, inclusiv domeniul temporal, domeniul spectral și domeniul spațial, evidențiind controlabilitatea multidimensională a laserului cu microcavități aleatoare.
Caracteristicile de aplicare ale laserelor cu microcavități aleatorii
Coerența spațială scăzută, aleatoritatea modului și sensibilitatea la mediu oferă mulți factori favorabili pentru aplicarea laserelor cu microcavități stocastice. Cu soluția de control al modului și controlul direcției laserului aleatoriu, această sursă de lumină unică este din ce în ce mai utilizată în imagistica, diagnosticul medical, detectarea, comunicarea informațională și alte domenii.
Fiind un laser cu microcavități dezordonate la scară micro și nano, laserul cu microcavități aleatoare este foarte sensibil la schimbările de mediu, iar caracteristicile sale parametrice pot răspunde la diverși indicatori sensibili care monitorizează mediul extern, cum ar fi temperatura, umiditatea, pH-ul, concentrația lichidului, indicele de refracție etc., creând o platformă superioară pentru realizarea aplicațiilor de detectare de înaltă sensibilitate. În domeniul imagisticii, idealulsursa de luminaar trebui să aibă o densitate spectrală mare, o ieșire direcțională puternică și o coerență spațială scăzută pentru a preveni efectele de interferență. Cercetătorii au demonstrat avantajele laserelor aleatorii pentru imagistica fără pete în perovskit, biofilm, dispersoare de cristale lichide și purtători de țesut celular. În diagnosticul medical, laserul cu microcavități aleatoare poate transporta informații împrăștiate de la gazda biologică și a fost aplicat cu succes pentru a detecta diverse țesuturi biologice, ceea ce oferă confort pentru diagnosticul medical neinvaziv.
În viitor, analiza sistematică a structurilor microcavităților dezordonate și a mecanismelor complexe de generare a laserului va deveni mai completă. Odată cu progresul continuu al științei materialelor și al nanotehnologiei, este de așteptat ca structuri de microcavități dezordonate mai fine și funcționale să fie fabricate, ceea ce are un mare potențial în promovarea cercetării de bază și a aplicațiilor practice.
Ora postării: 05-nov-2024