Mikrohulrumskomplekslasere fra ordnede til uordnede tilstande

Mikrohulrumskomplekslasere fra ordnede til uordnede tilstande

En typisk laser består af tre grundlæggende elementer: en pumpekilde, et forstærkningsmedium, der forstærker den stimulerede stråling, og en kavitetsstruktur, der genererer en optisk resonans. Når hulrummets størrelselaserer tæt på mikron- eller submikronniveauet, er det blevet et af de aktuelle forsknings-hotspots i det akademiske samfund: mikrohulrumslasere, som kan opnå betydelig lys- og stofinteraktion i et lille volumen. Kombination af mikrohulrum med komplekse systemer, såsom indførelse af uregelmæssige eller uordnede hulrumsgrænser, eller indføring af komplekse eller uordnede arbejdsmedier i mikrohulrum, vil øge graden af ​​frihed for laseroutput. De fysiske ikke-kloningsegenskaber ved uordnede hulrum bringer multidimensionelle kontrolmetoder for laserparametre og kan udvide dets anvendelsespotentiale.

Forskellige tilfældige systemermikrokavitetslasere
I dette papir klassificeres tilfældige mikrokavitetslasere fra forskellige hulrumsdimensioner for første gang. Denne sondring fremhæver ikke kun de unikke outputkarakteristika for den tilfældige mikrokavitetslaser i forskellige dimensioner, men tydeliggør også fordelene ved størrelsesforskellen af ​​det tilfældige mikrohulrum i forskellige regulerings- og anvendelsesområder. Det tredimensionelle faststof-mikrohulrum har normalt et mindre modusvolumen, hvilket opnår en stærkere lys- og stofinteraktion. På grund af sin tredimensionelle lukkede struktur kan lysfeltet være stærkt lokaliseret i tre dimensioner, ofte med en høj kvalitetsfaktor (Q-faktor). Disse egenskaber gør den velegnet til højpræcisionsregistrering, fotonlagring, kvanteinformationsbehandling og andre avancerede teknologiområder. Det åbne todimensionelle tyndfilmsystem er en ideel platform til at konstruere uordnede plane strukturer. Som et todimensionelt uordnet dielektrisk plan med integreret forstærkning og spredning kan tyndfilmsystemet aktivt deltage i genereringen af ​​tilfældig laser. Den plane bølgeledereffekt gør laserkoblingen og opsamlingen lettere. Med hulrumsdimensionen yderligere reduceret kan integrationen af ​​feedback- og forstærkningsmedier i den endimensionelle bølgeleder undertrykke radial lysspredning, samtidig med at den aksiale lysresonans og kobling forbedres. Denne integrationstilgang forbedrer i sidste ende effektiviteten af ​​lasergenerering og -kobling.

Regulatoriske karakteristika for tilfældige mikrohulrumslasere
Mange indikatorer for traditionelle lasere, såsom kohærens, tærskel, outputretning og polariseringskarakteristika, er nøglekriterierne for at måle laserens outputydelse. Sammenlignet med konventionelle lasere med faste symmetriske hulrum giver den tilfældige mikrokavitetslaser mere fleksibilitet i parameterregulering, hvilket afspejles i flere dimensioner, herunder tidsdomæne, spektraldomæne og rumligt domæne, hvilket fremhæver den multidimensionelle kontrollerbarhed af tilfældig mikrohulrumslaser.

Anvendelsesegenskaber for tilfældige mikrokavitetslasere
Lav rumlig sammenhæng, tilstandsvilkårlighed og miljøfølsomhed giver mange gunstige faktorer for anvendelsen af ​​stokastiske mikrokavitetslasere. Med løsningen af ​​tilstandskontrol og retningskontrol af tilfældig laser bruges denne unikke lyskilde i stigende grad inden for billeddannelse, medicinsk diagnose, sansning, informationskommunikation og andre områder.
Som en forstyrret mikrokavitetslaser i mikro- og nanoskala er den tilfældige mikrohulrumslaser meget følsom over for miljøændringer, og dens parametriske karakteristika kan reagere på forskellige følsomme indikatorer, der overvåger det ydre miljø, såsom temperatur, fugtighed, pH, væskekoncentration, brydningsindeks osv., hvilket skaber en overlegen platform til realisering af højfølsomme registreringsapplikationer. Inden for billeddannelse er det ideellelyskildebør have høj spektral tæthed, stærk retningsbestemt output og lav rumlig sammenhæng for at forhindre interferens pletter-effekter. Forskerne demonstrerede fordelene ved tilfældige lasere til pletterfri billeddannelse i perovskit, biofilm, flydende krystalspredere og cellevævsbærere. I medicinsk diagnose kan tilfældig mikrokavitetslaser bære spredt information fra biologisk vært og er med succes blevet anvendt til at detektere forskellige biologiske væv, hvilket giver bekvemmelighed for ikke-invasiv medicinsk diagnose.

I fremtiden vil systematisk analyse af uordnede mikrohulrumsstrukturer og komplekse lasergenereringsmekanismer blive mere komplet. Med de kontinuerlige fremskridt inden for materialevidenskab og nanoteknologi forventes det, at der vil blive fremstillet flere fine og funktionelle forstyrrede mikrohulrumsstrukturer, som har et stort potentiale til at fremme grundforskning og praktiske anvendelser.