Laser kompleks microcavity daripada keadaan tersusun kepada keadaan bercelaru

Laser kompleks microcavity daripada keadaan tersusun kepada keadaan bercelaru

Laser biasa terdiri daripada tiga elemen asas: sumber pam, medium perolehan yang menguatkan sinaran yang dirangsang, dan struktur rongga yang menjana resonans optik. Apabila saiz ronggalaseradalah hampir dengan tahap mikron atau submikron, ia telah menjadi salah satu titik panas penyelidikan semasa dalam komuniti akademik: laser rongga mikro, yang boleh mencapai interaksi cahaya dan jirim yang ketara dalam jumlah yang kecil. Menggabungkan rongga mikro dengan sistem yang kompleks, seperti memperkenalkan sempadan rongga yang tidak teratur atau tidak teratur, atau memasukkan media kerja yang kompleks atau tidak teratur ke dalam rongga mikro, akan meningkatkan tahap kebebasan keluaran laser. Ciri-ciri fizikal bukan pengklonan rongga bercelaru membawa kaedah kawalan multidimensi parameter laser, dan boleh mengembangkan potensi penggunaannya.

Sistem rawak yang berbezalaser rongga mikro
Dalam makalah ini, laser mikrokaviti rawak dikelaskan daripada dimensi rongga yang berbeza untuk kali pertama. Perbezaan ini bukan sahaja menyerlahkan ciri keluaran unik laser mikro rongga rawak dalam dimensi yang berbeza, tetapi juga menjelaskan kelebihan perbezaan saiz rongga mikro rawak dalam pelbagai bidang kawal selia dan aplikasi. Mikro rongga keadaan pepejal tiga dimensi biasanya mempunyai volum mod yang lebih kecil, dengan itu mencapai interaksi cahaya dan jirim yang lebih kuat. Disebabkan oleh struktur tertutup tiga dimensi, medan cahaya boleh disetempatkan dalam tiga dimensi, selalunya dengan faktor kualiti tinggi (faktor Q). Ciri-ciri ini menjadikannya sesuai untuk penderiaan ketepatan tinggi, penyimpanan foton, pemprosesan maklumat kuantum dan bidang teknologi canggih yang lain. Sistem filem nipis dua dimensi terbuka adalah platform yang ideal untuk membina struktur planar yang tidak teratur. Sebagai satah dielektrik bercelaru dua dimensi dengan keuntungan dan penyerakan bersepadu, sistem filem nipis boleh mengambil bahagian secara aktif dalam penjanaan laser rawak. Kesan pandu gelombang planar menjadikan gandingan dan pengumpulan laser lebih mudah. Dengan dimensi rongga dikurangkan lagi, penyepaduan maklum balas dan mendapatkan media ke dalam pandu gelombang satu dimensi boleh menyekat penyebaran cahaya jejarian sambil meningkatkan resonans dan gandingan cahaya paksi. Pendekatan integrasi ini akhirnya meningkatkan kecekapan penjanaan dan gandingan laser.

Ciri-ciri pengawalseliaan laser mikro rongga rawak
Banyak penunjuk laser tradisional, seperti koheren, ambang, arah keluaran dan ciri-ciri polarisasi, adalah kriteria utama untuk mengukur prestasi keluaran laser. Berbanding dengan laser konvensional dengan rongga simetri tetap, laser microcavity rawak memberikan lebih fleksibiliti dalam peraturan parameter, yang dicerminkan dalam pelbagai dimensi termasuk domain masa, domain spektrum dan domain spatial, menonjolkan kebolehkawalan berbilang dimensi laser mikro rongga rawak.

Ciri-ciri aplikasi laser microcavity rawak
Koheren spatial yang rendah, mod rawak dan kepekaan terhadap alam sekitar memberikan banyak faktor yang menggalakkan untuk penggunaan laser mikrokaviti stokastik. Dengan penyelesaian kawalan mod dan kawalan arah laser rawak, sumber cahaya unik ini semakin digunakan dalam pengimejan, diagnosis perubatan, penderiaan, komunikasi maklumat dan bidang lain.
Sebagai laser rongga mikro yang tidak teratur pada skala mikro dan nano, laser mikro rongga rawak sangat sensitif terhadap perubahan persekitaran, dan ciri parametriknya boleh bertindak balas kepada pelbagai penunjuk sensitif yang memantau persekitaran luaran, seperti suhu, kelembapan, pH, kepekatan cecair, indeks biasan, dsb., mencipta platform unggul untuk merealisasikan aplikasi penderiaan kepekaan tinggi. Dalam bidang pengimejan, yang idealsumber cahayaharus mempunyai ketumpatan spektrum tinggi, keluaran arah yang kuat dan koheren spatial yang rendah untuk mengelakkan kesan bintik gangguan. Para penyelidik menunjukkan kelebihan laser rawak untuk pengimejan bebas bintik dalam perovskit, biofilm, penyerak kristal cecair dan pembawa tisu sel. Dalam diagnosis perubatan, laser microcavity rawak boleh membawa maklumat bertaburan dari hos biologi, dan telah berjaya digunakan untuk mengesan pelbagai tisu biologi, yang memberikan kemudahan untuk diagnosis perubatan bukan invasif.

Pada masa hadapan, analisis sistematik struktur rongga mikro yang tidak teratur dan mekanisme penjanaan laser yang kompleks akan menjadi lebih lengkap. Dengan kemajuan berterusan sains bahan dan nanoteknologi, diharapkan lebih banyak struktur rongga mikro bercelaru yang halus dan berfungsi akan dihasilkan, yang mempunyai potensi besar dalam mempromosikan penyelidikan asas dan aplikasi praktikal.