Làsers complexos de microcavitat d'estats ordenats a estats desordenats

Làsers complexos de microcavitat d'estats ordenats a estats desordenats

Un làser típic consta de tres elements bàsics: una font de bomba, un mitjà 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 micres o submicròniques, s'ha convertit en un dels punts d'investigació actuals de la comunitat acadèmica: els làsers de microcavitat, 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 cavitat irregulars o desordenats, o la introducció de mitjans 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 làser i poden ampliar el seu potencial d'aplicació.

Diferents sistemes d'atzarlàsers de microcavitat
En aquest article, els làsers de microcavitat aleatoris 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 tridimensional d'estat sòlid sol tenir un volum de mode més petit, aconseguint així una interacció de llum i matèria més forta. A causa de la seva estructura tancada tridimensional, el camp de llum pot estar molt localitzat en tres dimensions, sovint amb un factor de gran qualitat (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 de tecnologia avançada. El sistema obert de pel·lícula fina bidimensional és una plataforma ideal per construir estructures planes desordenades. Com a pla dielèctric desordenat bidimensional amb guany i dispersió integrats, el sistema de pel·lícula prima pot participar activament en la generació de làser aleatori. L'efecte de guia d'ona plana facilita l'acoblament i la recollida del làser. Amb la dimensió de la cavitat encara més reduïda, la integració dels mitjans de retroalimentació i guany a la guia d'ones 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 finalment l'eficiència de la generació i l'acoblament làser.

Característiques reguladores dels làsers de microcavitat aleatoris
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 de paràmetres, que es reflecteix en múltiples dimensions, incloent el domini temporal, el domini espectral i el domini espacial, destacant la controlabilitat multidimensional del làser de microcavitat aleatòria.

Característiques d'aplicació dels làsers de microcavitat aleatoris
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 estocàstiques. 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 desordenat a escala micro i nano, el làser de microcavitat aleatori és molt sensible als canvis ambientals i les seves característiques paramètriques poden respondre a diversos indicadors sensibles que controlen l'entorn extern, com ara temperatura, humitat, pH, concentració de líquids, índex de refracció, etc., creant una plataforma superior per realitzar aplicacions de detecció d'alta sensibilitat. En el camp de la imatge, l'idealfont de llumhauria de tenir una alta densitat espectral, una sortida direccional forta i una baixa coherència espacial per evitar efectes de taques d'interferència. Els investigadors van demostrar els avantatges dels làsers aleatoris per a imatges sense taques en perovskita, biofilm, dispersors de cristall líquid i portadors de teixit cel·lular. En el diagnòstic mèdic, el làser de microcavitat aleatori 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 continu progrés de la ciència dels materials i la nanotecnologia, s'espera que es fabricaran estructures de microcavitat desordenades més fines i funcionals, la qual cosa té un gran potencial per promoure la investigació bàsica i les aplicacions pràctiques.