Laseri s kompleksom mikrošupljine od uređenih do neuređenih stanja

Laseri s kompleksom mikrošupljine od uređenih do neuređenih stanja

Tipičan laser se sastoji od tri osnovna elementa: izvora pumpe, medija za pojačavanje koji pojačava stimulirano zračenje i strukture šupljine koja stvara optičku rezonanciju. Kada se veličina šupljinelaserje blizu mikronskog ili submikronskog nivoa, postalo je jedno od trenutnih istraživačkih žarišta u akademskoj zajednici: laseri s mikrošupljinama, koji mogu postići značajnu interakciju svjetlosti i materije u maloj zapremini. Kombinovanje mikrošupljina sa složenim sistemima, kao što je uvođenje nepravilnih ili neuređenih granica šupljina, ili uvođenje složenih ili neuređenih radnih medija u mikrošupljine, povećaće stepen slobode laserskog izlaza. Fizičke karakteristike nekloniranja neuređenih šupljina donose višedimenzionalne metode kontrole laserskih parametara i mogu proširiti potencijal njegove primjene.

Različiti sistemi slučajnostilaseri sa mikrošupljinama
U ovom radu po prvi put su klasifikovani laseri sa slučajnim mikrošupljinama iz različitih dimenzija šupljina. Ova razlika ne samo da naglašava jedinstvene izlazne karakteristike lasera sa nasumičnom mikrošupljinom u različitim dimenzijama, već i pojašnjava prednosti razlike u veličini slučajne mikrošupljine u različitim regulatornim i primjenskim poljima. Trodimenzionalna mikrošupljina u čvrstom stanju obično ima manji volumen moda, čime se postiže jača interakcija svjetlosti i materije. Zbog svoje trodimenzionalne zatvorene strukture, svjetlosno polje može biti visoko lokalizirano u tri dimenzije, često sa visokim faktorom kvalitete (Q-faktorom). Ove karakteristike ga čine pogodnim za visoko precizno sensing, skladištenje fotona, kvantnu obradu informacija i druga polja napredne tehnologije. Otvoreni dvodimenzionalni sistem tankog filma idealna je platforma za konstruisanje neuređenih planarnih struktura. Kao dvodimenzionalna neuređena dielektrična ravan sa integrisanim pojačanjem i rasipanjem, sistem tankog filma može aktivno učestvovati u generisanju nasumičnih lasera. Efekat planarnog talasovoda olakšava spajanje i sakupljanje lasera. Uz dodatno smanjenu dimenziju šupljine, integracija medija povratne sprege i pojačanja u jednodimenzionalni talasovod može potisnuti radijalno raspršivanje svjetlosti dok povećava aksijalnu svjetlosnu rezonancu i spregu. Ovaj pristup integracije u konačnici poboljšava efikasnost laserske proizvodnje i spajanja.

Regulatorne karakteristike lasera sa slučajnim mikrošupljinama
Mnogi indikatori tradicionalnih lasera, kao što su koherentnost, prag, smjer izlaza i karakteristike polarizacije, ključni su kriteriji za mjerenje izlaznih performansi lasera. U poređenju sa konvencionalnim laserima sa fiksnim simetričnim šupljinama, laser sa nasumičnom mikrošupljinom pruža veću fleksibilnost u regulaciji parametara, što se ogleda u više dimenzija uključujući vremensku domenu, spektralnu domenu i prostornu domenu, naglašavajući višedimenzionalnu upravljivost lasera sa slučajnim mikrošupljinama.

Karakteristike primjene lasera sa slučajnim mikrošupljinama
Niska prostorna koherentnost, slučajnost modova i osjetljivost na okolinu pružaju mnoge povoljne faktore za primjenu stohastičkih lasera s mikrošupljinom. Sa rješenjem kontrole načina rada i kontrole smjera nasumičnih lasera, ovaj jedinstveni izvor svjetlosti se sve više koristi u slikovnoj, medicinskoj dijagnostici, sensingu, informacionoj komunikaciji i drugim poljima.
Kao laser s neuređenim mikro šupljinama na mikro i nano skali, laser sa slučajnim mikrošupljinama je vrlo osjetljiv na promjene okoline, a njegove parametarske karakteristike mogu reagirati na različite osjetljive indikatore koji prate vanjsko okruženje, kao što su temperatura, vlažnost, pH, koncentracija tekućine, indeks prelamanja, itd., stvarajući superiornu platformu za realizaciju visokoosetljivih sensing aplikacija. U oblasti imidžinga, idealanizvor svjetlostitreba imati visoku spektralnu gustinu, jak usmjereni izlaz i nisku prostornu koherentnost kako bi se spriječili efekti smetnji. Istraživači su demonstrirali prednosti nasumičnih lasera za snimanje bez mrlja u perovskitu, biofilmu, raspršivačima tečnih kristala i nosačima ćelijskog tkiva. U medicinskoj dijagnostici, nasumični laser s mikrošupljinom može prenijeti raspršene informacije od biološkog domaćina, i uspješno se primjenjuje za otkrivanje različitih bioloških tkiva, što pruža pogodnost za neinvazivnu medicinsku dijagnozu.

U budućnosti će sistematska analiza neuređenih struktura mikrošupljina i složenih mehanizama generiranja lasera postati potpunija. Uz kontinuirani napredak nauke o materijalima i nanotehnologije, očekuje se da će se proizvoditi više finih i funkcionalno neuređenih struktura mikrošupljina, što ima veliki potencijal u promicanju osnovnih istraživanja i praktičnih primjena.