Laser kompleks mikrokaviti dari keadaan tertib kepada keadaan tidak teratur

Laser kompleks mikrokaviti dari keadaan tertib kepada keadaan tidak teratur

Laser biasa terdiri daripada tiga elemen asas: sumber pam, medium gandaan yang menguatkan sinaran yang dirangsang, dan struktur rongga yang menghasilkan resonans optik. Apabila saiz ronggalaserhampir dengan tahap mikron atau submikron, ia telah menjadi salah satu titik panas penyelidikan semasa dalam komuniti akademik: laser mikrokaviti, yang boleh mencapai interaksi cahaya dan jirim yang ketara dalam isipadu yang kecil. Menggabungkan mikrokaviti dengan sistem yang kompleks, seperti memperkenalkan sempadan rongga yang tidak sekata atau tidak teratur, atau memperkenalkan media kerja yang kompleks atau tidak teratur ke dalam mikrokaviti, akan meningkatkan tahap kebebasan output laser. Ciri-ciri bukan pengklonan fizikal bagi rongga yang tidak teratur membawa kaedah kawalan pelbagai dimensi parameter laser, dan boleh mengembangkan potensi aplikasinya.

Sistem rawak yang berbezalaser mikrokaviti
Dalam kertas kerja ini, laser mikrokaviti rawak dikelaskan daripada dimensi rongga yang berbeza buat kali pertama. Perbezaan ini bukan sahaja menonjolkan ciri output unik laser mikrokaviti rawak dalam dimensi yang berbeza, tetapi juga menjelaskan kelebihan perbezaan saiz mikrokaviti rawak dalam pelbagai bidang pengawalseliaan dan aplikasi. Mikrokaviti keadaan pepejal tiga dimensi biasanya mempunyai isipadu mod yang lebih kecil, sekali gus mencapai interaksi cahaya dan jirim yang lebih kuat. Disebabkan struktur tertutup tiga dimensinya, medan cahaya boleh disetempatkan dengan sangat baik 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 merupakan platform yang ideal untuk membina struktur satah tidak teratur. Sebagai satah dielektrik tidak teratur dua dimensi dengan gandaan dan penyerakan bersepadu, sistem filem nipis boleh mengambil bahagian secara aktif dalam penjanaan laser rawak. Kesan pandu gelombang satah menjadikan gandingan dan pengumpulan laser lebih mudah. Dengan dimensi rongga yang dikurangkan lagi, penyepaduan media maklum balas dan gandaan ke dalam pandu gelombang satu dimensi dapat menyekat penyebaran cahaya jejarian sambil meningkatkan resonans dan gandingan cahaya paksi. Pendekatan penyepaduan ini akhirnya meningkatkan kecekapan penjanaan dan gandingan laser.

Ciri-ciri pengawalseliaan laser mikrokaviti rawak
Banyak penunjuk laser tradisional, seperti koheren, ambang, arah output dan ciri-ciri polarisasi, merupakan kriteria utama untuk mengukur prestasi output laser. Berbanding dengan laser konvensional dengan rongga simetri tetap, laser mikrokaviti rawak memberikan lebih banyak fleksibiliti dalam pengawalaturan parameter, yang dicerminkan dalam pelbagai dimensi termasuk domain masa, domain spektrum dan domain ruang, yang menonjolkan kebolehkawalan berbilang dimensi laser mikrokaviti rawak.

Ciri-ciri aplikasi laser mikrokaviti rawak
Koheren ruang yang rendah, kerawakan mod dan kepekaan terhadap persekitaran memberikan banyak faktor yang menggalakkan untuk aplikasi laser mikrorongga stokastik. Dengan penyelesaian kawalan mod dan kawalan arah laser rawak, sumber cahaya unik ini semakin banyak digunakan dalam pengimejan, diagnosis perubatan, penderiaan, komunikasi maklumat dan bidang lain.
Sebagai laser mikrorongga tidak teratur pada skala mikro dan nano, laser mikrorongga rawak sangat sensitif terhadap perubahan persekitaran, dan ciri parametriknya boleh bertindak balas terhadap pelbagai penunjuk sensitif yang memantau persekitaran luaran, seperti suhu, kelembapan, pH, kepekatan cecair, indeks biasan, dan sebagainya, mewujudkan platform yang unggul untuk merealisasikan aplikasi penderiaan sensitiviti tinggi. Dalam bidang pengimejan, yang idealsumber cahayaharus mempunyai ketumpatan spektrum yang tinggi, output arah yang kuat dan koheren ruang yang rendah untuk mencegah kesan bintik gangguan. Para penyelidik menunjukkan kelebihan laser rawak untuk pengimejan bebas bintik dalam perovskit, biofilm, penyerak hablur cecair dan pembawa tisu sel. Dalam diagnosis perubatan, laser mikrorongga rawak boleh membawa maklumat yang berselerak daripada perumah biologi, dan telah berjaya digunakan untuk mengesan pelbagai tisu biologi, yang memberikan kemudahan untuk diagnosis perubatan bukan invasif.

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