Láseres complexos de microcavidades de estados ordenados a estados desordenados

Láseres complexos de microcavidades de estados ordenados a estados desordenados

Un láser típico consta de tres elementos básicos: unha fonte de bomba, un medio de ganancia que amplifica a radiación estimulada e unha estrutura de cavidade que xera unha resonancia óptica. Cando o tamaño da cavidade doláserestá preto do nivel de micras ou submicróns, converteuse nun dos puntos de investigación actuais na comunidade académica: os láseres de microcavidade, que poden lograr unha interacción significativa entre a luz e a materia nun pequeno volume. A combinación de microcavidades con sistemas complexos, como a introdución de límites de cavidades irregulares ou desordenados, ou a introdución de medios de traballo complexos ou desordenados nas microcavidades, aumentará o grao de liberdade da saída do láser. As características físicas de non clonación das cavidades desordenadas achegan métodos de control multidimensional dos parámetros do láser e poden ampliar o seu potencial de aplicación.

Diferentes sistemas de azarláseres de microcavidade
Neste traballo, os láseres de microcavidade aleatorias clasifícanse por primeira vez a partir de diferentes dimensións de cavidade. Esta distinción non só destaca as características únicas de saída do láser de microcavidade aleatoria en diferentes dimensións, senón que tamén aclara as vantaxes da diferenza de tamaño da microcavidade aleatoria en varios campos normativos e de aplicación. A microcavidade tridimensional de estado sólido adoita ter un volume de modo menor, conseguindo así unha interacción máis forte entre a luz e a materia. Debido á súa estrutura pechada tridimensional, o campo luminoso pode estar moi localizado en tres dimensións, a miúdo cun factor de alta calidade (factor Q). Estas características fan que sexa axeitado para a detección de alta precisión, o almacenamento de fotóns, o procesamento de información cuántica e outros campos de tecnoloxía avanzada. O sistema de película fina bidimensional aberto é unha plataforma ideal para construír estruturas planas desordenadas. Como un plano dieléctrico desordenado bidimensional con ganancia e dispersión integradas, o sistema de película delgada pode participar activamente na xeración de láser aleatorio. O efecto de guía de ondas plana facilita o acoplamento e a recollida do láser. Coa dimensión da cavidade aínda máis reducida, a integración de medios de retroalimentación e ganancia na guía de ondas unidimensional pode suprimir a dispersión radial da luz ao tempo que mellora a resonancia e o acoplamento da luz axial. Este enfoque de integración mellora finalmente a eficiencia da xeración e acoplamento de láser.

Características reguladoras dos láseres de microcavidade aleatorias
Moitos indicadores dos láseres tradicionais, como a coherencia, o limiar, a dirección de saída e as características de polarización, son os criterios fundamentais para medir o rendemento de saída dos láseres. En comparación cos láseres convencionais con cavidades simétricas fixas, o láser de microcavidade aleatoria proporciona máis flexibilidade na regulación dos parámetros, que se reflicte en múltiples dimensións, incluíndo dominio do tempo, dominio espectral e dominio espacial, destacando a controlabilidade multidimensional do láser de microcavidade aleatoria.

Características de aplicación dos láseres de microcavidade aleatoria
A baixa coherencia espacial, a aleatoriedade dos modos e a sensibilidade ao ambiente proporcionan moitos factores favorables para a aplicación de láseres de microcavidade estocástica. Coa solución de control de modo e control de dirección do láser aleatorio, esta fonte de luz única úsase cada vez máis en imaxes, diagnóstico médico, detección, comunicación de información e outros campos.
Como un láser de microcavidade desordenada a escala micro e nano, o láser de microcavidade aleatorio é moi sensible aos cambios ambientais e as súas características paramétricas poden responder a varios indicadores sensibles que monitorizan o ambiente externo, como temperatura, humidade, pH, concentración de líquidos, etc. índice de refracción, etc., creando unha plataforma superior para realizar aplicacións de detección de alta sensibilidade. No campo da imaxe, o idealfonte de luzdebe ter unha alta densidade espectral, unha forte saída direccional e unha baixa coherencia espacial para evitar os efectos de manchas de interferencia. Os investigadores demostraron as vantaxes dos láseres aleatorios para obter imaxes sen manchas en perovskita, biopelícula, dispersores de cristal líquido e portadores de tecido celular. No diagnóstico médico, o láser de microcavidade aleatoria pode transportar información dispersa do hóspede biolóxico e aplicouse con éxito para detectar varios tecidos biolóxicos, o que proporciona comodidade para o diagnóstico médico non invasivo.

No futuro, a análise sistemática das estruturas de microcavidades desordenadas e dos complexos mecanismos de xeración de láser serán máis completas. Co progreso continuo da ciencia dos materiais e da nanotecnoloxía, espérase que se fabriquen estruturas de microcavidades desordenadas máis finas e funcionais, o que ten un gran potencial para promover a investigación básica e as aplicacións prácticas.