Mikrodutinové komplexní lasery z uspořádaných do neuspořádaných stavů
Typický laser se skládá ze tří základních prvků: zdroje energie, zesilovacího média, které zesiluje stimulované záření, a dutiny, která generuje optickou rezonanci. Když je velikost dutiny...laserVzhledem k tomu, že se blíží mikronové nebo submikronové úrovni, stal se jedním z aktuálních výzkumných témat v akademické komunitě: mikrodutinové lasery, které mohou dosáhnout významné interakce světla a hmoty v malém objemu. Kombinace mikrodutin se složitými systémy, jako je zavedení nepravidelných nebo neuspořádaných hranic dutin nebo zavedení složitého či neuspořádaného pracovního média do mikrodutin, zvýší stupeň volnosti laserového výstupu. Fyzikální neklonovací vlastnosti neuspořádaných dutin přinášejí vícerozměrné metody řízení parametrů laseru a mohou rozšířit jeho aplikační potenciál.
Různé systémy náhodnýchmikrodutinové lasery
V tomto článku jsou poprvé klasifikovány lasery s náhodnými mikrodutinami z různých rozměrů dutiny. Toto rozlišení nejen zdůrazňuje jedinečné výstupní charakteristiky laseru s náhodnými mikrodutinami v různých rozměrech, ale také objasňuje výhody rozdílu ve velikostech náhodné mikrodutiny v různých regulačních a aplikačních oblastech. Trojrozměrná mikrodutina v pevné fázi má obvykle menší objem módu, čímž 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-faktorem). Díky těmto vlastnostem je vhodný pro vysoce přesné snímání, ukládání fotonů, kvantové zpracování informace a další pokročilé technologické oblasti. Otevřený dvourozměrný systém tenkých vrstev je ideální platformou pro konstrukci neuspořádaných planárních struktur. Jako dvourozměrná neuspořádaná dielektrická rovina s integrovaným zesílením a rozptylem se systém tenkých vrstev může aktivně podílet na generování náhodného laseru. Efekt planárního vlnovodu usnadňuje vazbu a sběr laseru. S dalším zmenšením rozměru dutiny může integrace zpětnovazebního a zesilovacího média do jednorozměrného vlnovodu potlačit radiální rozptyl světla a zároveň zvýšit axiální rezonanci a vazbu světla. Tento integrační přístup v konečném důsledku zlepšuje účinnost generování a propojení laseru.
Regulační charakteristiky laserů s náhodnými mikrodutinami
Mnoho ukazatelů tradičních laserů, jako je koherence, prahová hodnota, směr výstupu a polarizační charakteristiky, je klíčovými kritérii pro měření výstupního výkonu laserů. Ve srovnání s konvenčními lasery s pevnými symetrickými dutinami poskytuje laser s náhodnými mikrodutinami větší flexibilitu v regulaci parametrů, což se odráží v mnoha dimenzích, včetně časové, spektrální a prostorové domény, což zdůrazňuje vícerozměrnou ovladatelnost laseru s náhodnými mikrodutinami.
Aplikační charakteristiky laserů s náhodnými mikrodutinami
Nízká prostorová koherence, náhodnost módů a citlivost na prostředí poskytují mnoho příznivých faktorů pro aplikaci stochastických mikrodutinových laserů. Díky řešení řízení módů a směru náhodného laseru se tento unikátní zdroj světla stále více používá v zobrazování, lékařské diagnostice, senzorice, informační komunikaci a dalších oblastech.
Jako neuspořádaný mikrodutinový laser v mikro a nano měřítku je laser s náhodnou mikrodutinou velmi citlivý na změny prostředí a jeho parametrické charakteristiky mohou reagovat na různé citlivé ukazatele monitorující vnější prostředí, jako je teplota, vlhkost, pH, koncentrace kapaliny, index lomu atd., což vytváří vynikající platformu pro realizaci vysoce citlivých senzorických aplikací. V oblasti zobrazování je ideálnízdroj světlaMěl by mít vysokou spektrální hustotu, silný směrový výstup a nízkou prostorovou koherenci, aby se zabránilo interferenčním speckle efektům. Výzkumníci prokázali výhody náhodných laserů pro zobrazování bez speckle v perovskitech, biofilmu, rozptylovačích tekutých krystalů a nosičích buněčných tkání. V lékařské diagnostice může laser s náhodnými mikrodutinami 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 nanotechnologie se očekává, že bude vyrobeno více jemných a funkčních neuspořádaných struktur mikrodutin, což má velký potenciál pro podporu základního výzkumu a praktických aplikací.
Čas zveřejnění: 5. listopadu 2024