Mikrošupljinski kompleksni laseri od uređenih do neuređenih stanja

Mikrošupljinski kompleksni laseri od uređenih do neuređenih stanja

Tipičan laser se sastoji od tri osnovna elementa: izvora pumpe, pojačavajućeg medija koji pojačava stimulisano zračenje i strukture šupljine koja generiše optičku rezonancu. Kada je veličina šupljinelaserje blizu mikronskog ili submikronskog nivoa, postao je jedna od trenutnih istraživačkih žarišta u akademskoj zajednici: mikrošupljinski laseri, koji mogu postići značajnu interakciju svjetlosti i materije u malom volumenu. Kombiniranje mikrošupljina sa složenim sistemima, poput uvođenja nepravilnih ili neuređenih granica šupljina ili uvođenja složenog ili neuređenog radnog medija u mikrošupljine, povećat će stepen slobode laserskog izlaza. Fizičke karakteristike nekloniranja neuređenih šupljina donose višedimenzionalne metode kontrole laserskih parametara i mogu proširiti njegov potencijal primjene.

Različiti sistemi slučajnogmikrošupljinski laseri
U ovom radu, laseri sa slučajnim mikrošupljinama su prvi put klasifikovani iz različitih dimenzija šupljine. Ova razlika ne samo da ističe jedinstvene izlazne karakteristike lasera sa slučajnim mikrošupljinama 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 lokalizovano u tri dimenzije, često sa visokim faktorom kvaliteta (Q-faktor). Ove karakteristike ga čine pogodnim za visokoprecizno detektovanje, skladištenje fotona, obradu kvantnih informacija i druga napredna tehnološka polja. Otvoreni dvodimenzionalni sistem tankog filma je idealna platforma za konstruisanje neuređenih planarnih struktura. Kao dvodimenzionalna neuređena dielektrična ravan sa integrisanim pojačanjem i raspršenjem, sistem tankog filma može aktivno učestvovati u generisanju slučajnog lasera. Efekat planarnog talasovoda olakšava spajanje i sakupljanje lasera. Sa dodatnim smanjenjem dimenzije šupljine, integracija medija za povratnu spregu i pojačanje u jednodimenzionalni talasovod može suzbiti radijalno raspršenje svjetlosti, a istovremeno poboljšati aksijalnu rezonancu svjetlosti i spajanje. Ovaj pristup integraciji u konačnici poboljšava efikasnost generiranja i spajanja lasera.

Regulatorne karakteristike lasera sa slučajnim mikrošupljinama
Mnogi pokazatelji tradicionalnih lasera, kao što su koherencija, prag, smjer izlaza i karakteristike polarizacije, ključni su kriteriji za mjerenje izlaznih performansi lasera. U poređenju s konvencionalnim laserima s fiksnim simetričnim šupljinama, laser sa slučajnim mikrošupljinama pruža veću fleksibilnost u regulaciji parametara, što se ogleda u više dimenzija, uključujući vremenski domen, spektralni domen i prostorni domen, ističući višedimenzionalnu upravljivost lasera sa slučajnim mikrošupljinama.

Karakteristike primjene lasera sa slučajnim mikrošupljinama
Niska prostorna koherencija, slučajnost modova i osjetljivost na okolinu pružaju mnoge povoljne faktore za primjenu stohastičkih mikrošupljinskih lasera. Zahvaljujući rješenju za kontrolu modova i kontrolu smjera slučajnog lasera, ovaj jedinstveni izvor svjetlosti se sve više koristi u snimanju, medicinskoj dijagnostici, senzorskim metodama, komunikaciji informacija i drugim oblastima.
Kao neuređeni laser sa mikrošupljinama na mikro i nano skali, laser sa slučajnim mikrošupljinama je veoma osjetljiv na promjene u okolini, a njegove parametarske karakteristike mogu reagovati na različite osjetljive indikatore koji prate vanjsko okruženje, kao što su temperatura, vlažnost, pH, koncentracija tečnosti, indeks prelamanja itd., stvarajući superiornu platformu za realizaciju visokoosjetljivih senzorskih aplikacija. U oblasti snimanja, idealanizvor svjetlostiTrebao bi imati visoku spektralnu gustoću, snažan usmjereni izlaz i nisku prostornu koherenciju kako bi se spriječili efekti interferencije i mrlja. Istraživači su pokazali prednosti nasumičnih lasera za snimanje bez mrlja u perovskitu, biofilmu, tečnim kristalnim raspršivačima i nosačima ćelijskog tkiva. U medicinskoj dijagnostici, laser sa nasumičnim mikrošupljinama može prenositi raspršene informacije od biološkog domaćina i uspješno je primijenjen za detekciju različitih bioloških tkiva, što pruža pogodnost za neinvazivnu medicinsku dijagnozu.

U budućnosti će sistematska analiza neuređenih struktura mikrošupljina i složenih mehanizama generisanja lasera postati potpunija. S kontinuiranim napretkom nauke o materijalima i nanotehnologije, očekuje se da će se proizvoditi više finih i funkcionalnih neuređenih struktura mikrošupljina, što ima veliki potencijal u promovisanju osnovnih istraživanja i praktičnih primjena.