Làsers complexos de microcavitat des de l'ordre dels estats desordenats

Làsers complexos de microcavitat des de l'ordre dels estats desordenats

Un làser típic consta de tres elements bàsics: una font de bomba, un medi de guany que amplifica la radiació estimulada i una estructura de cavitat que genera una ressonància òptica. Quan la mida de la cavitat dellàserestà a prop del nivell de micron o submicron, s’ha convertit en un dels punts de recerca actuals de la comunitat acadèmica: làsers de microcavitat, que poden aconseguir una interacció important de llum i matèria en un petit volum. La combinació de microcavitats amb sistemes complexos, com introduir límits de cavitat irregulars o desordenats, o introduir medis de treball complexos o desordenats en microcavitats, augmentarà el grau de llibertat de producció làser. Les característiques físiques de no clonació de les cavitats desordenades aporten mètodes de control multidimensionals dels paràmetres làser i poden ampliar el seu potencial d’aplicació.

Diferents sistemes d’atzarlàsers de microcavitat
En aquest treball, els làsers de microcavitat aleatoris es classifiquen per primera vegada a diferents dimensions de la cavitat. Aquesta distinció no només posa de manifest les característiques de sortida úniques del làser de microcavitat aleatòria en diferents dimensions, sinó que també aclareix els avantatges de la diferència de mida de la microcavitat aleatòria en diversos camps reguladors i d’aplicació. La microcavitat en estat sòlid tridimensional sol tenir un volum de mode menor, aconseguint així una interacció de llum i matèria més forta. A causa de la seva estructura tancada tridimensional, el camp de llum es pot localitzar molt en tres dimensions, sovint amb un factor d'alta qualitat (factor Q). Aquestes característiques la fan adequada per a la detecció d’alta precisió, l’emmagatzematge de fotons, el processament d’informació quàntica i altres camps de tecnologia avançada. El sistema de pel·lícules primes bidimensionals obertes és una plataforma ideal per construir estructures planes desordenades. Com a pla dielèctric desordenat bidimensional amb guany i dispersió integrats, el sistema de pel·lícules primes pot participar activament en la generació de làser aleatori. L’efecte de guia d’ona plana facilita l’acoblament i la col·lecció làser. Amb la dimensió de la cavitat reduïda encara més, la integració de la retroalimentació i el fet de guanyar medis a la guia d'ona unidimensional pot suprimir la dispersió de la llum radial alhora que millora la ressonància i l'acoblament de la llum axial. Aquest enfocament d’integració millora en última instància l’eficiència de la generació i l’acoblament làser.

Característiques reguladores dels làsers de microcavitat aleatòria
Molts indicadors de làsers tradicionals, com la coherència, el llindar, la direcció de sortida i les característiques de polarització, són els criteris clau per mesurar el rendiment de sortida dels làsers. En comparació amb làsers convencionals amb cavitats simètriques fixes, el làser de microcavitat aleatòria proporciona més flexibilitat en la regulació de paràmetres, que es reflecteix en múltiples dimensions incloent domini de temps, domini espectral i domini espacial, destacant la controlabilitat multidimensional del làser de microcavitat aleatòria.

Característiques d'aplicació dels làsers de microcavitat aleatòria
Baixa coherència espacial, aleatorietat del mode i la sensibilitat al medi proporcionen molts factors favorables per a l’aplicació de làsers de microcavitat estocàstica. Amb la solució de control de mode i control de direcció del làser aleatori, aquesta font de llum única s’utilitza cada cop més en la imatge, el diagnòstic mèdic, la detecció, la comunicació de la informació i altres camps.
Com a làser de micro-cavitat desordenada a escala micro i nano, el làser de microcavitat aleatòria és molt sensible als canvis ambientals i les seves característiques paramètriques poden respondre a diversos indicadors sensibles que supervisen el medi extern, com ara la temperatura, la humitat, el pH, la concentració de líquids, l’índex refractiu, etc., creant una plataforma superior per a la realització d’aplicacions de sensibilitat d’alta sensibilitat. En el camp de la imatge, l’idealfont de llumHauria de tenir una alta densitat espectral, una forta sortida direccional i una baixa coherència espacial per evitar els efectes de les espècies d’interferències. Els investigadors van demostrar els avantatges dels làsers aleatoris per a la imatge lliure de taques en perovskita, biofilm, dispersors de cristalls líquids i portadors de teixits cel·lulars. En el diagnòstic mèdic, el làser de microcavitat aleatòria pot portar informació dispersa de l’hoste biològic i s’ha aplicat amb èxit per detectar diversos teixits biològics, cosa que proporciona comoditat per al diagnòstic mèdic no invasiu.

En el futur, es farà més completa l’anàlisi sistemàtica d’estructures de microcavitat desordenades i complexos mecanismes de generació làser. Amb el progrés continu de la ciència dels materials i la nanotecnologia, s’espera que es fabriquin estructures de microcavitat més fines i funcionals, que té un gran potencial per promoure investigacions bàsiques i aplicacions pràctiques.