Λέιζερ συμπλέγματος μικροκοιλότητας από διατεταγμένες έως διαταραγμένες καταστάσεις

Λέιζερ συμπλέγματος μικροκοιλότητας από διατεταγμένες έως διαταραγμένες καταστάσεις

Ένα τυπικό λέιζερ αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία: μια πηγή αντλίας, ένα μέσο απολαβής που ενισχύει την διεγερμένη ακτινοβολία και μια δομή κοιλότητας που δημιουργεί οπτικό συντονισμό. Όταν το μέγεθος της κοιλότητας τουλέιζερείναι κοντά στο επίπεδο micron ή submicron, έχει γίνει ένα από τα τρέχοντα ερευνητικά hotspot στην ακαδημαϊκή κοινότητα: λέιζερ μικροκοιλότητας, τα οποία μπορούν να επιτύχουν σημαντική αλληλεπίδραση φωτός και ύλης σε μικρό όγκο. Ο συνδυασμός μικροκοιλοτήτων με πολύπλοκα συστήματα, όπως η εισαγωγή ακανόνιστων ή διαταραγμένων ορίων κοιλότητας ή η εισαγωγή πολύπλοκων ή ακατάστατων μέσων εργασίας σε μικροκοιλότητες, θα αυξήσει τον βαθμό ελευθερίας της εξόδου λέιζερ. Τα φυσικά χαρακτηριστικά μη κλωνοποίησης των διαταραγμένων κοιλοτήτων φέρνουν πολυδιάστατες μεθόδους ελέγχου των παραμέτρων λέιζερ και μπορούν να επεκτείνουν το δυναμικό εφαρμογής του.

Διαφορετικά τυχαία συστήματαλέιζερ μικροκοιλότητας
Σε αυτή την εργασία, τα τυχαία λέιζερ μικροκοιλότητας ταξινομούνται από διαφορετικές διαστάσεις κοιλότητας για πρώτη φορά. Αυτή η διάκριση όχι μόνο υπογραμμίζει τα μοναδικά χαρακτηριστικά εξόδου του τυχαίου λέιζερ μικροκοιλότητας σε διαφορετικές διαστάσεις, αλλά επίσης αποσαφηνίζει τα πλεονεκτήματα της διαφοράς μεγέθους της τυχαίας μικροκοιλότητας σε διάφορα ρυθμιστικά πεδία και πεδία εφαρμογής. Η τρισδιάστατη μικροκοιλότητα στερεάς κατάστασης έχει συνήθως μικρότερο όγκο τρόπου λειτουργίας, επιτυγχάνοντας έτσι ισχυρότερη αλληλεπίδραση φωτός και ύλης. Λόγω της τρισδιάστατης κλειστής δομής του, το πεδίο φωτός μπορεί να εντοπιστεί σε μεγάλο βαθμό σε τρεις διαστάσεις, συχνά με έναν παράγοντα υψηλής ποιότητας (Q-factor). Αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν κατάλληλο για ανίχνευση υψηλής ακρίβειας, αποθήκευση φωτονίων, κβαντική επεξεργασία πληροφοριών και άλλα πεδία προηγμένης τεχνολογίας. Το ανοιχτό δισδιάστατο σύστημα λεπτής μεμβράνης είναι μια ιδανική πλατφόρμα για την κατασκευή διαταραγμένων επίπεδων δομών. Ως δισδιάστατο διαταραγμένο διηλεκτρικό επίπεδο με ενσωματωμένο κέρδος και σκέδαση, το σύστημα λεπτής μεμβράνης μπορεί να συμμετέχει ενεργά στη δημιουργία τυχαίου λέιζερ. Το εφέ επίπεδου κυματοδηγού διευκολύνει τη σύζευξη και τη συλλογή λέιζερ. Με την περαιτέρω μείωση της διάστασης της κοιλότητας, η ενσωμάτωση των μέσων ανάδρασης και απολαβής στον μονοδιάστατο κυματοδηγό μπορεί να καταστείλει τη σκέδαση του ακτινικού φωτός ενώ ενισχύει τον συντονισμό και τη σύζευξη του αξονικού φωτός. Αυτή η προσέγγιση ολοκλήρωσης βελτιώνει τελικά την αποτελεσματικότητα της παραγωγής και της σύζευξης με λέιζερ.

Ρυθμιστικά χαρακτηριστικά τυχαίων λέιζερ μικροκοιλότητας
Πολλοί δείκτες των παραδοσιακών λέιζερ, όπως η συνοχή, το κατώφλι, η κατεύθυνση εξόδου και τα χαρακτηριστικά πόλωσης, είναι τα βασικά κριτήρια για τη μέτρηση της απόδοσης εξόδου των λέιζερ. Σε σύγκριση με τα συμβατικά λέιζερ με σταθερές συμμετρικές κοιλότητες, το λέιζερ τυχαίας μικροκοιλότητας παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στη ρύθμιση παραμέτρων, η οποία αντανακλάται σε πολλαπλές διαστάσεις, συμπεριλαμβανομένου του πεδίου χρόνου, του φασματικού πεδίου και του χωρικού τομέα, υπογραμμίζοντας την πολυδιάστατη δυνατότητα ελέγχου του λέιζερ τυχαίας μικροκοιλότητας.

Χαρακτηριστικά εφαρμογής λέιζερ τυχαίας μικροκοιλότητας
Η χαμηλή χωρική συνοχή, η τυχαιότητα και η ευαισθησία στο περιβάλλον παρέχουν πολλούς ευνοϊκούς παράγοντες για την εφαρμογή στοχαστικών λέιζερ μικροκοιλότητας. Με τη λύση του ελέγχου λειτουργίας και του ελέγχου κατεύθυνσης του τυχαίου λέιζερ, αυτή η μοναδική πηγή φωτός χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην απεικόνιση, την ιατρική διάγνωση, την αίσθηση, την επικοινωνία πληροφοριών και άλλους τομείς.
Ως διαταραγμένο λέιζερ μικροκοιλότητας σε μικρο και νανο κλίμακα, το λέιζερ τυχαίας μικροκοιλότητας είναι πολύ ευαίσθητο στις περιβαλλοντικές αλλαγές και τα παραμετρικά χαρακτηριστικά του μπορούν να ανταποκριθούν σε διάφορους ευαίσθητους δείκτες που παρακολουθούν το εξωτερικό περιβάλλον, όπως θερμοκρασία, υγρασία, pH, συγκέντρωση υγρού. δείκτη διάθλασης κ.λπ., δημιουργώντας μια ανώτερη πλατφόρμα για την υλοποίηση εφαρμογών ανίχνευσης υψηλής ευαισθησίας. Στον τομέα της απεικόνισης το ιδανικόπηγή φωτόςθα πρέπει να έχει υψηλή φασματική πυκνότητα, ισχυρή κατευθυντική έξοδο και χαμηλή χωρική συνοχή για την αποφυγή επιδράσεων κηλίδων παρεμβολής. Οι ερευνητές κατέδειξαν τα πλεονεκτήματα των τυχαίων λέιζερ για απεικόνιση χωρίς κηλίδες σε περοβσκίτη, βιοφίλμ, διασκορπιστές υγρών κρυστάλλων και φορείς κυτταρικού ιστού. Στην ιατρική διάγνωση, το τυχαίο λέιζερ μικροκοιλότητας μπορεί να μεταφέρει διάσπαρτες πληροφορίες από τον βιολογικό ξενιστή και έχει εφαρμοστεί με επιτυχία για την ανίχνευση διαφόρων βιολογικών ιστών, γεγονός που παρέχει ευκολία για μη επεμβατική ιατρική διάγνωση.

Στο μέλλον, η συστηματική ανάλυση των διαταραγμένων δομών μικροκοιλότητας και πολύπλοκων μηχανισμών παραγωγής λέιζερ θα γίνει πιο ολοκληρωμένη. Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης των υλικών και της νανοτεχνολογίας, αναμένεται ότι θα κατασκευαστούν περισσότερες λεπτές και λειτουργικές διαταραγμένες δομές μικροκοιλότητας, οι οποίες έχουν μεγάλες δυνατότητες στην προώθηση της βασικής έρευνας και των πρακτικών εφαρμογών.