Mikroõõnsuse komplekslaserid korrastatud seisunditest korrastamata olekuteni

Mikroõõnsuse komplekslaserid korrastatud seisunditest korrastamata olekuteni

Tüüpiline laser koosneb kolmest põhielemendist: pumbaallikast, võimenduskeskkonnast, mis võimendab stimuleeritud kiirgust, ja õõnsuse struktuurist, mis tekitab optilist resonantsi. Kui õõnsuse suuruslaseron mikroni- või submikronilise taseme lähedal, on sellest saanud üks praegustest teadustööpunktidest akadeemilises ringkonnas: mikroõõneslaserid, mis suudavad väikeses mahus saavutada märkimisväärset valguse ja aine vastasmõju. Mikroõõnsuste kombineerimine keeruliste süsteemidega, näiteks ebakorrapärase või korrastamata õõnsuse piiride sisseviimine või keeruka või korrastamata töökeskkonna viimine mikroõõnsustesse, suurendab laserväljundi vabadust. Korrastunud õõnsuste füüsikalised mittekloonilised omadused toovad kaasa laserparameetrite mitmemõõtmelised juhtimismeetodid ja võivad laiendada selle rakenduspotentsiaali.

Erinevad juhuslikkuse süsteemidmikroõõnes laserid
Selles artiklis klassifitseeritakse juhuslikud mikroõõnsuse laserid esmakordselt erinevatest õõnsuste mõõtmetest. See eristus mitte ainult ei tõsta esile juhusliku mikroõõnsuse laseri ainulaadseid väljundomadusi erinevates mõõtmetes, vaid selgitab ka juhusliku mikroõõnsuse suuruse erinevuse eeliseid erinevates regulatiivsetes ja rakendusvaldkondades. Kolmemõõtmeline tahkis-mikroõõnsus on tavaliselt väiksema režiimimahuga, saavutades seeläbi tugevama valguse ja aine vastasmõju. Tänu oma kolmemõõtmelisele suletud struktuurile võib valgusväli olla kolmemõõtmeliselt väga lokaliseeritud, sageli kõrge kvaliteediteguriga (Q-faktor). Need omadused muudavad selle sobivaks ülitäpse anduri, footonite salvestamise, kvantteabe töötlemise ja muude arenenud tehnoloogia valdkondade jaoks. Avatud kahemõõtmeline õhukese kile süsteem on ideaalne platvorm korrastamata tasapinnaliste struktuuride ehitamiseks. Kahemõõtmelise korrastamata dielektrilise tasapinnana, millel on integreeritud võimendus ja hajumine, saab õhukese kile süsteem aktiivselt osaleda juhusliku laseri genereerimises. Tasapinnaline lainejuhiefekt muudab laseriga ühendamise ja kogumise lihtsamaks. Kui õõnsuse mõõde on veelgi vähenenud, võib tagasiside- ja võimendusmeediumide integreerimine ühemõõtmelisse lainejuhti pärssida valguse radiaalset hajumist, suurendades samal ajal aksiaalset valgusresonantsi ja sidestust. See integratsioonimeetod parandab lõppkokkuvõttes laseri genereerimise ja sidumise tõhusust.

Juhuslike mikroõõnsuste laserite regulatiivsed omadused
Paljud traditsiooniliste laserite näitajad, nagu koherentsus, lävi, väljundi suund ja polarisatsiooni omadused, on laserite väljundvõimsuse mõõtmise põhikriteeriumid. Võrreldes tavaliste fikseeritud sümmeetriliste õõnsustega laseritega pakub juhuslik mikroõõnsuslaser parameetrite reguleerimisel suuremat paindlikkust, mis kajastub mitmes mõõtmes, sealhulgas ajadomeen, spektraaldomeen ja ruumiline domeen, tuues esile juhusliku mikroõõnsuse laseri mitmemõõtmelise juhitavuse.

Juhuslike mikroõõneslaserite kasutusomadused
Madal ruumiline koherentsus, režiimi juhuslikkus ja tundlikkus keskkonna suhtes pakuvad stohhastiliste mikroõõnsuste laserite rakendamiseks palju soodsaid tegureid. Režiimide juhtimise ja juhusliku laseri suunajuhtimise lahendusega kasutatakse seda ainulaadset valgusallikat üha enam pildistamises, meditsiinilises diagnostikas, seires, infokommunikatsioonis ja muudes valdkondades.
Mikro- ja nanoskaalas korrastamata mikroõõnsusega laserina on juhusliku mikroõõnsuse laser väga tundlik keskkonnamuutuste suhtes ning selle parameetrilised omadused võivad reageerida erinevatele tundlikele väliskeskkonda jälgivatele indikaatoritele, nagu temperatuur, niiskus, pH, vedeliku kontsentratsioon, murdumisnäitaja jne, luues suurepärase platvormi kõrge tundlikkusega andurirakenduste realiseerimiseks. Pildistamise vallas ideaalnevalgusallikaspeaks olema kõrge spektri tihedus, tugev suunaväljund ja madal ruumiline koherentsus, et vältida täppide interferentsi mõju. Teadlased demonstreerisid juhuslike laserite eeliseid täppideta pildistamiseks perovskiidis, biofilmis, vedelkristallhajurites ja rakukoe kandjates. Meditsiinilises diagnostikas võib juhuslik mikroõõnsuslaser edastada hajutatud teavet bioloogiliselt peremeesorganismilt ja seda on edukalt kasutatud erinevate bioloogiliste kudede tuvastamiseks, mis pakub mugavust mitteinvasiivseks meditsiiniliseks diagnoosimiseks.

Tulevikus muutub terviklikumaks korrastamata mikroõõnsuste struktuuride ja keerukate lasergenereerimismehhanismide süstemaatiline analüüs. Materjaliteaduse ja nanotehnoloogia pideva arenguga eeldatakse, et toodetakse rohkem peeneid ja funktsionaalseid korrastamata mikroõõnsusi, millel on suur potentsiaal alusuuringute ja praktiliste rakenduste edendamisel.