Láseres complexos de microcavidades de estados ordenados a desordenados

Láseres complexos de microcavidades de estados ordenados a desordenados

Un láser típico consta de tres elementos básicos: unha fonte de bombeo, 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 micrónico ou submicrónico, converteuse nun dos temas de investigación actuais na comunidade académica: os láseres de microcavidades, que poden lograr unha interacción significativa entre a luz e a materia nun volume pequeno. A combinación de microcavidades con sistemas complexos, como a introdución de límites de cavidades irregulares ou desordenadas, ou a introdución de medios de traballo complexos ou desordenados en 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 aleatoriosláseres de microcavidades
Neste artigo, os láseres de microcavidades aleatorias clasifícanse por primeira vez a partir de diferentes dimensións de cavidade. Esta distinción non só destaca as características de saída únicas do láser de microcavidades aleatorias en diferentes dimensións, senón que tamén aclara as vantaxes da diferenza de tamaño da microcavidade aleatoria en varios campos regulatorios e de aplicación. A microcavidade de estado sólido tridimensional adoita ter un volume de modo máis pequeno, conseguindo así unha interacción máis forte entre a luz e a materia. Debido á súa estrutura pechada tridimensional, o campo de luz pode estar altamente 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 tecnolóxicos avanzados. 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 fina pode participar activamente na xeración de láseres aleatorios. O efecto de guía de ondas planar facilita o acoplamento e a recollida do láser. Coa redución adicional da dimensión da cavidade, a integración dos 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 axial da luz. Esta estratexia de integración mellora en última instancia a eficiencia da xeración e o acoplamento do láser.

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

Características de aplicación dos láseres de microcavidades aleatorias
A baixa coherencia espacial, a aleatoriedade dos modos e a sensibilidade ao ambiente proporcionan moitos factores favorables para a aplicación de láseres de microcavidades estocásticas. Coa solución de control de modo e control de dirección do láser aleatorio, esta fonte de luz única úsase cada vez máis en imaxe, diagnóstico médico, detección, comunicación de información e outros campos.
Como láser de microcavidades desordenadas a micro e nanoescala, o láser de microcavidades aleatorias é moi sensible aos cambios ambientais e as súas características paramétricas poden responder a varios indicadores sensibles que monitorizan o ambiente externo, como a temperatura, a humidade, o pH, a concentración de líquidos, o índice de refracción, etc., creando unha plataforma superior para realizar aplicacións de detección de alta sensibilidade. No campo da imaxe, o idealfonte de luzdebería ter unha alta densidade espectral, unha forte saída direccional e unha baixa coherencia espacial para evitar os efectos de moteado por interferencia. Os investigadores demostraron as vantaxes dos láseres aleatorios para a obtención de imaxes sen moteado en perovskita, biofilme, dispersores de cristal líquido e portadores de tecido celular. No diagnóstico médico, o láser de microcavidades aleatorias 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 mecanismos complexos de xeración de láser farase máis completa. Co progreso continuo da ciencia dos materiais e a 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.