Сложни лазери с микрокухина от подредени до неподредени състояния

Сложни лазери с микрокухина от подредени до неподредени състояния

Типичният лазер се състои от три основни елемента: източник на помпа, усилваща среда, която усилва стимулираното лъчение, и структура на кухина, която генерира оптичен резонанс. Когато размерът на кухината налазере близо до микронно или субмикронно ниво, той се превърна в една от настоящите горещи точки за изследване в академичната общност: лазери с микрокухини, които могат да постигнат значително взаимодействие на светлина и материя в малък обем. Комбинирането на микрокухини със сложни системи, като например въвеждане на неправилни или неподредени граници на кухини, или въвеждане на сложни или неподредени работни среди в микрокухини, ще увеличи степента на свобода на лазерния изход. Физическите характеристики на неклониране на неподредените кухини носят многоизмерни методи за контрол на параметрите на лазера и могат да разширят потенциала му за приложение.

Различни системи на случаен принциплазери с микрокухини
В тази статия лазерите с произволна микрокухина за първи път са класифицирани от различни размери на кухината. Това разграничение не само подчертава уникалните изходни характеристики на произволния лазер с микрокухина в различни измерения, но също така изяснява предимствата на разликата в размера на произволната микрокухина в различни регулаторни и приложни области. Триизмерната микрокухина в твърдо състояние обикновено има по-малък обем на модата, като по този начин се постига по-силно взаимодействие на светлина и материя. Благодарение на своята триизмерна затворена структура, светлинното поле може да бъде силно локализирано в три измерения, често с висок качествен фактор (Q-фактор). Тези характеристики го правят подходящ за високо прецизно наблюдение, съхранение на фотони, обработка на квантова информация и други напреднали технологични области. Отворената двуизмерна тънкослойна система е идеална платформа за конструиране на неподредени планарни структури. Като двуизмерна неподредена диелектрична равнина с интегрирано усилване и разсейване, тънкослойната система може активно да участва в генерирането на произволен лазер. Планарният вълноводен ефект прави лазерното свързване и събиране по-лесно. С допълнително намален размер на кухината, интегрирането на обратна връзка и среда за усилване в едномерния вълновод може да потисне радиалното разсейване на светлината, като същевременно подобрява аксиалния светлинен резонанс и свързване. Този интеграционен подход в крайна сметка подобрява ефективността на лазерното генериране и свързване.

Регулаторни характеристики на произволни микрорезонаторни лазери
Много индикатори на традиционните лазери, като кохерентност, праг, изходна посока и поляризационни характеристики, са ключовите критерии за измерване на изходната производителност на лазерите. В сравнение с конвенционалните лазери с фиксирани симетрични кухини, лазерът с произволна микрокухина осигурява по-голяма гъвкавост в регулирането на параметрите, което се отразява в множество измерения, включително времева област, спектрална област и пространствена област, подчертавайки многоизмерната управляемост на лазера с произволна микрокухина.

Характеристики на приложение на произволни микрорезонаторни лазери
Ниската пространствена кохерентност, произволността на режима и чувствителността към околната среда осигуряват много благоприятни фактори за прилагането на стохастични лазери с микрокухини. С решението за управление на режима и управление на посоката на случаен лазер, този уникален източник на светлина се използва все повече в изображенията, медицинската диагностика, сензорите, информационната комуникация и други области.
Като неподреден лазер с микро кухини в микро и наномащаб, произволният лазер с микро кухини е много чувствителен към промените в околната среда и неговите параметрични характеристики могат да реагират на различни чувствителни индикатори, наблюдаващи външната среда, като температура, влажност, pH, концентрация на течности, индекс на пречупване и т.н., създавайки превъзходна платформа за реализиране на приложения за наблюдение с висока чувствителност. В областта на изображенията идеалътизточник на светлинатрябва да има висока спектрална плътност, силен насочен изход и ниска пространствена кохерентност, за да се предотвратят интерферентни спекъл ефекти. Изследователите демонстрираха предимствата на произволните лазери за изображения без петна в перовскит, биофилм, течнокристални разпръсквачи и носители на клетъчна тъкан. В медицинската диагностика лазерът с произволна микрокухина може да носи разпръсната информация от биологичен гостоприемник и успешно се прилага за откриване на различни биологични тъкани, което осигурява удобство за неинвазивна медицинска диагностика.

В бъдеще систематичният анализ на неподредени микрокухини структури и сложни механизми за лазерно генериране ще станат по-пълни. С непрекъснатия напредък на науката за материалите и нанотехнологиите се очаква да бъдат произведени по-фини и функционални неподредени структури с микрокухини, което има голям потенциал за насърчаване на основни изследвания и практически приложения.