Mikrodutinové komplexní lasery od uspořádaných po neuspořádané stavy

Mikrodutinové komplexní lasery od uspořádaných po neuspořádané stavy

Typický laser se skládá ze tří základních prvků: zdroje pumpy, zesilovacího média, které zesiluje stimulované záření, a struktury dutiny, která generuje optickou rezonanci. Když velikost dutinylaserje blízko mikronové nebo submikronové úrovni, stal se jedním ze současných výzkumných ohnisek v akademické obci: mikrodutinovými lasery, které dokážou dosáhnout významné interakce světla a hmoty v malém objemu. Kombinace mikrodutin se složitými systémy, jako je zavádění nepravidelných nebo neuspořádaných hranic dutin nebo zavádění složitých nebo neuspořádaných pracovních médií do mikrodutin, zvýší stupeň volnosti výstupu laseru. Fyzikální neklonovací vlastnosti neuspořádaných dutin přinášejí vícerozměrné metody řízení parametrů laseru a mohou rozšířit jeho aplikační potenciál.

Různé systémy náhodymikrodutinové lasery
V tomto článku jsou poprvé klasifikovány náhodné mikrodutinové lasery z různých rozměrů dutiny. Toto rozlišení nejen zdůrazňuje jedinečné výstupní charakteristiky náhodného mikrodutinového laseru v různých rozměrech, ale také objasňuje výhody rozdílu velikosti náhodné mikrodutiny v různých regulačních a aplikačních oblastech. Trojrozměrná mikrodutina v pevné fázi má obvykle menší objem modu, čímž se dosahuje silnější interakce světla a hmoty. Díky své trojrozměrné uzavřené struktuře může být světelné pole vysoce lokalizováno ve třech rozměrech, často s vysokým faktorem kvality (Q-faktor). Díky těmto vlastnostem je vhodný pro vysoce přesné snímání, ukládání fotonů, zpracování kvantových informací a další pokročilé technologické obory. Otevřený dvourozměrný tenký filmový systém je ideální platformou pro konstrukci neuspořádaných rovinných struktur. Jako dvourozměrná neuspořádaná dielektrická rovina s integrovaným ziskem a rozptylem se tenkovrstvý systém může aktivně podílet na generování náhodného laseru. Planární vlnovodný efekt usnadňuje laserovou vazbu a sběr. S dále zmenšeným rozměrem dutiny může integrace zpětnovazebního a ziskového média do jednorozměrného vlnovodu potlačit radiální rozptyl světla a zároveň zlepšit axiální světelnou rezonanci a vazbu. Tento integrační přístup v konečném důsledku zlepšuje účinnost generování a spojování laseru.

Regulační charakteristiky náhodných mikrodutinových laserů
Mnoho indikátorů tradičních laserů, jako je koherence, práh, směr výstupu a polarizační charakteristiky, jsou klíčovými kritérii pro měření výstupního výkonu laserů. Ve srovnání s konvenčními lasery s pevnými symetrickými dutinami poskytuje náhodný mikrodutinový laser větší flexibilitu v regulaci parametrů, což se odráží ve více dimenzích včetně časové domény, spektrální domény a prostorové domény, což zdůrazňuje vícerozměrnou ovladatelnost náhodného mikrodutinového laseru.

Aplikační charakteristiky náhodných mikrodutinových laserů
Nízká prostorová koherence, režimová náhodnost a citlivost na prostředí poskytují mnoho příznivých faktorů pro aplikaci stochastických mikrodutinových laserů. S řešením řízení režimu a řízení směru náhodného laseru se tento jedinečný světelný zdroj stále více používá v zobrazování, lékařské diagnostice, snímání, informační komunikaci a dalších oborech.
Jako neuspořádaný mikrodutinový laser v mikro a nano měřítku je náhodný mikrodutinový laser velmi citlivý na změny prostředí a jeho parametrické charakteristiky mohou reagovat na různé citlivé indikátory monitorující vnější prostředí, jako je teplota, vlhkost, pH, koncentrace kapalin, index lomu atd., což vytváří vynikající platformu pro realizaci aplikací snímání s vysokou citlivostí. V oblasti zobrazování ideálsvětelný zdrojby měl mít vysokou spektrální hustotu, silný směrový výstup a nízkou prostorovou koherenci, aby se zabránilo efektům rušení. Výzkumníci prokázali výhody náhodných laserů pro zobrazování bez skvrn v perovskitu, biofilmu, rozptylovačích tekutých krystalů a nosičích buněčné tkáně. V lékařské diagnostice může náhodný mikrodutinový laser přenášet rozptýlené informace z biologického hostitele a byl úspěšně použit k detekci různých biologických tkání, což poskytuje pohodlí pro neinvazivní lékařskou diagnostiku.

V budoucnu bude systematická analýza neuspořádaných struktur mikrodutin a komplexních mechanismů generování laseru úplnější. S neustálým pokrokem materiálové vědy a nanotechnologií se očekává, že se bude vyrábět více jemných a funkčně neuspořádaných mikrodutinových struktur, což má velký potenciál v podpoře základního výzkumu a praktických aplikací.