Làsers complexos de microcavitat des d'estats ordenats fins a estats desordenats

Làsers complexos de microcavitat des d'estats ordenats fins a estats desordenats

Un làser típic consta de tres elements bàsics: una font de bombament, 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 dellàserés proper al nivell de micres o submicres, s'ha convertit en un dels punts de recerca més importants de la comunitat acadèmica: els làsers de microcavitats, que poden aconseguir una interacció significativa entre la llum i la matèria en un volum petit. La combinació de microcavitats amb sistemes complexos, com ara la introducció de límits de cavitats irregulars o desordenats, o la introducció de medis de treball complexos o desordenats a les microcavitats, augmentarà el grau de llibertat de sortida del làser. Les característiques físiques de no clonació de les cavitats desordenades aporten mètodes de control multidimensional dels paràmetres del làser i poden ampliar el seu potencial d'aplicació.

Diferents sistemes aleatorislàsers de microcavitat
En aquest article, els làsers de microcavitat aleatòria es classifiquen per primera vegada a partir de diferents dimensions de cavitat. Aquesta distinció no només destaca 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 d'estat sòlid tridimensional sol tenir un volum de mode més petit, aconseguint així una interacció més forta entre la llum i la matèria. A causa de la seva estructura tancada tridimensional, el camp de llum es pot localitzar altament en tres dimensions, sovint amb un factor de qualitat alt (factor Q). Aquestes característiques el fan adequat per a la detecció d'alta precisió, l'emmagatzematge de fotons, el processament d'informació quàntica i altres camps tecnològics avançats. El sistema de pel·lícula fina bidimensional obert és una plataforma ideal per construir estructures planars desordenades. Com a pla dielèctric desordenat bidimensional amb guany i dispersió integrats, el sistema de pel·lícula fina pot participar activament en la generació de làser aleatori. L'efecte de guia d'ones planar facilita l'acoblament i la recollida del làser. Amb la dimensió de la cavitat encara més reduïda, la integració dels medis de retroalimentació i guany a la guia d'ones unidimensional pot suprimir la dispersió radial de la llum alhora que millora la ressonància i l'acoblament axial de la llum. Aquest enfocament d'integració millora en última instància l'eficiència de la generació i l'acoblament del làser.

Característiques reguladores dels làsers de microcavitat aleatòria
Molts indicadors dels làsers tradicionals, com ara 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 els làsers convencionals amb cavitats simètriques fixes, el làser de microcavitat aleatòria proporciona més flexibilitat en la regulació dels paràmetres, que es reflecteix en múltiples dimensions, com ara el domini del temps, el domini espectral i el domini espacial, destacant la controlabilitat multidimensional del làser de microcavitat aleatòria.

Característiques d'aplicació dels làsers de microcavitat aleatòria
La baixa coherència espacial, l'aleatorietat del mode i la sensibilitat a l'entorn 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 imatges, diagnòstic mèdic, detecció, comunicació d'informació i altres camps.
Com a làser de microcavitat desordenada a micro i nanoescala, el làser de microcavitat aleatòria és molt sensible als canvis ambientals, i les seves característiques paramètriques poden respondre a diversos indicadors sensibles que controlen l'entorn extern, com ara la temperatura, la humitat, el pH, la concentració de líquid, l'índex de refracció, etc., creant una plataforma superior per a la realització d'aplicacions de detecció 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 motejat d'interferència. Els investigadors van demostrar els avantatges dels làsers aleatoris per a la imatge sense motejats en perovskita, biofilm, dispersors de cristalls líquids i portadors de teixit cel·lular. En el diagnòstic mèdic, el làser de microcavitat aleatòria pot transportar 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, l'anàlisi sistemàtica d'estructures de microcavitats desordenades i mecanismes complexos de generació de làser serà més completa. Amb el progrés continu de la ciència dels materials i la nanotecnologia, s'espera que es fabriquin estructures de microcavitats desordenades més fines i funcionals, cosa que té un gran potencial per promoure la recerca bàsica i les aplicacions pràctiques.