Mikrohulromskomplekslasere fra ordnede til uordnede tilstander

Mikrohulromskomplekslasere fra ordnede til uordnede tilstander

En typisk laser består av tre grunnleggende elementer: en pumpekilde, et forsterkningsmedium som forsterker den stimulerte strålingen, og en hulromsstruktur som genererer en optisk resonans. Når hulrommet størrelsen pålaserer nær mikron- eller submikronnivået, har det blitt et av dagens forskningshotspots i det akademiske miljøet: mikrohulromslasere, som kan oppnå betydelig lys- og materieinteraksjon i et lite volum. Å kombinere mikrohulrom med komplekse systemer, som å introdusere uregelmessige eller uordnede hulromsgrenser, eller å introdusere komplekse eller uordnede arbeidsmedier i mikrohulrom, vil øke frihetsgraden for laserutgang. De fysiske ikke-kloningsegenskapene til uordnede hulrom gir flerdimensjonale kontrollmetoder for laserparametere, og kan utvide brukspotensialet.

Ulike tilfeldige systemermikrokavitetslasere
I denne artikkelen klassifiseres tilfeldige mikrokavitetslasere fra forskjellige hulromsdimensjoner for første gang. Denne forskjellen fremhever ikke bare de unike utgangsegenskapene til den tilfeldige mikrokavitetslaseren i forskjellige dimensjoner, men klargjør også fordelene med størrelsesforskjellen til det tilfeldige mikrohulrommet i forskjellige regulerings- og bruksområder. Det tredimensjonale faststoff-mikrohulrommet har vanligvis et mindre modusvolum, og oppnår dermed en sterkere lys- og materieinteraksjon. På grunn av sin tredimensjonale lukkede struktur kan lysfeltet være svært lokalisert i tre dimensjoner, ofte med høy kvalitetsfaktor (Q-faktor). Disse egenskapene gjør den egnet for høypresisjonsregistrering, fotonlagring, kvanteinformasjonsbehandling og andre avanserte teknologifelter. Det åpne todimensjonale tynnfilmsystemet er en ideell plattform for å konstruere uordnede plane strukturer. Som et todimensjonalt uordnet dielektrisk plan med integrert forsterkning og spredning, kan tynnfilmsystemet aktivt delta i genereringen av tilfeldig laser. Den plane bølgeledereffekten gjør laserkoblingen og oppsamlingen enklere. Med hulromsdimensjonen ytterligere redusert, kan integreringen av tilbakemeldings- og forsterkningsmedier i den endimensjonale bølgelederen undertrykke radiell lysspredning samtidig som aksial lysresonans og kobling forbedres. Denne integreringstilnærmingen forbedrer til slutt effektiviteten av lasergenerering og kobling.

Regulatoriske egenskaper for tilfeldige mikrokavitetslasere
Mange indikatorer for tradisjonelle lasere, som koherens, terskel, utgangsretning og polarisasjonsegenskaper, er nøkkelkriteriene for å måle utgangsytelsen til lasere. Sammenlignet med konvensjonelle lasere med faste symmetriske hulrom, gir den tilfeldige mikrokavitetslaseren mer fleksibilitet i parameterregulering, noe som gjenspeiles i flere dimensjoner, inkludert tidsdomene, spektraldomene og romlig domene, og fremhever den flerdimensjonale kontrollerbarheten til tilfeldig mikrohulromlaser.

Bruksegenskaper for tilfeldige mikrokavitetslasere
Lav romlig koherens, modustilfeldighet og miljøfølsomhet gir mange gunstige faktorer for bruk av stokastiske mikrokavitetslasere. Med løsningen av moduskontroll og retningskontroll av tilfeldig laser, brukes denne unike lyskilden i økende grad innen bildebehandling, medisinsk diagnose, sansing, informasjonskommunikasjon og andre felt.
Som en forstyrret mikrokavitetslaser i mikro- og nanoskala, er den tilfeldige mikrohulromlaseren veldig følsom for miljøendringer, og dens parametriske egenskaper kan svare på forskjellige sensitive indikatorer som overvåker det ytre miljøet, som temperatur, fuktighet, pH, væskekonsentrasjon, brytningsindeks, etc., og skaper en overlegen plattform for å realisere høysensitive sensingapplikasjoner. Innen bildebehandling, det ideellelyskildebør ha høy spektral tetthet, sterk retningsutgang og lav romlig koherens for å forhindre interferensflekkeffekter. Forskerne demonstrerte fordelene med tilfeldige lasere for flekkfri avbildning i perovskitt, biofilm, flytende krystallspredere og cellevevsbærere. Ved medisinsk diagnose kan tilfeldig mikrokavitetslaser bære spredt informasjon fra biologisk vert, og har blitt brukt til å oppdage ulike biologiske vev, noe som gir bekvemmelighet for ikke-invasiv medisinsk diagnose.

I fremtiden vil systematisk analyse av uordnede mikrohulromsstrukturer og komplekse lasergenereringsmekanismer bli mer komplett. Med den kontinuerlige fremgangen innen materialvitenskap og nanoteknologi forventes det at flere fine og funksjonelle forstyrrede mikrohulromsstrukturer vil bli produsert, noe som har et stort potensial for å fremme grunnleggende forskning og praktiske anvendelser.