Lasere complexe cu microcavități de la stări ordonate la stări dezordonate
Un laser tipic este alcătuit din trei elemente de bază: o sursă de pompare, un mediu de amplificare care amplifică radiația stimulată și o structură a cavității care generează o rezonanță optică. Când dimensiunea cavității...lasereste aproape de nivelul micronic sau submicronic, a devenit unul dintre punctele de cercetare actuale din comunitatea academică: laserele cu microcavități, care pot realiza o interacțiune semnificativă între lumină și materie într-un volum mic. Combinarea microcavităților cu sisteme complexe, cum ar fi introducerea limitelor cavității neregulate sau dezordonate sau introducerea unor medii de lucru complexe sau dezordonate în microcavități, va crește gradul de libertate al ieșirii laserului. Caracteristicile fizice de non-clonare ale cavităților dezordonate aduc metode de control multidimensional ale parametrilor laserului și pot extinde potențialul său de aplicare.
Diferite sisteme aleatoriilasere cu microcavități
În această lucrare, laserele cu microcavități aleatorii sunt clasificate pentru prima dată în funcție de diferite dimensiuni ale cavității. 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 aleatorii în diverse domenii de reglementare și aplicare. Microcavitatea tridimensională în stare solidă are de obicei un volum 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 deschis bidimensional cu peliculă subțire este o platformă ideală pentru construirea structurilor planare dezordonate. Fiind un plan dielectric dezordonat bidimensional cu amplificare și împrăștiere integrate, sistemul cu peliculă subțire poate participa activ la generarea laserului aleatoriu. Efectul de ghid de undă planar facilitează cuplarea și colectarea laserului. Odată cu reducerea suplimentară a dimensiunii cavității, integrarea mediilor de feedback și amplificare în ghidul de undă unidimensional poate suprima împrăștierea radială a luminii, îmbunătățind în același timp rezonanța axială a luminii și cuplarea. Această abordare de integrare îmbunătățește în cele din urmă eficiența generării și cuplajului 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. Comparativ cu laserele convenționale cu cavități simetrice fixe, laserul cu microcavități aleatorii oferă o flexibilitate mai mare în reglarea parametrilor, ceea ce se reflectă în mai multe dimensiuni, inclusiv domeniul timpului, domeniul spectral și domeniul spațial, evidențiind controlabilitatea multidimensională a laserului cu microcavități aleatorii.
Caracteristicile de aplicare ale laserelor cu microcavități aleatorii
Coerența spațială scăzută, caracterul aleatoriu al modurilor și sensibilitatea la mediu oferă mulți factori favorabili pentru aplicarea laserelor stocastice cu microcavități. Cu soluția de control al modului și al direcției laserului aleatoriu, această sursă de lumină unică este din ce în ce mai utilizată în imagistică, diagnostic medical, detectare, comunicare informațională și alte domenii.
Fiind un laser cu microcavități dezordonate la scară micro și nanometrică, laserul cu microcavități aleatorii 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, ideal...sursă de luminăar trebui să aibă o densitate spectrală ridicată, un ieșire direcțională puternică și o coerență spațială scăzută pentru a preveni efectele de interferență cu speckle. Cercetătorii au demonstrat avantajele laserelor aleatorii pentru imagistica fără speckle în perovskit, biofilm, dispersoare cu cristale lichide și purtători de țesut celular. În diagnosticul medical, laserul cu microcavități aleatorii 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 nanotehnologiei, se așteaptă ca structuri microcavități dezordonate mai fine și funcționale să fie fabricate, ceea ce are un mare potențial în promovarea cercetării fundamentale și a aplicațiilor practice.
Data publicării: 05 noiembrie 2024