Mikroõõnsuste komplekslaserid korrastatud olekutest korrastamata olekutesse

Mikroõõnsuste komplekslaserid korrastatud olekutest korrastamata olekutesse

Tüüpiline laser koosneb kolmest põhielemendist: pumbaallikast, võimenduskeskkonnast, mis võimendab stimuleeritud kiirgust, ja õõnsusstruktuurist, mis genereerib optilise resonantsi. Kui õõnsuse suuruslaseron mikroni või submikroni tasemele lähedane, on see akadeemilises kogukonnas muutunud üheks praeguseks uurimisvaldkonnaks: mikroõõnsuslaserid, mis suudavad saavutada väikeses mahus märkimisväärse valguse ja aine interaktsiooni. Mikroõõnsuste kombineerimine keerukate süsteemidega, näiteks ebakorrapäraste või korrastamata õõnsuste piiride sisseviimine või keerukate või korrastamata töökeskkondade sisseviimine mikroõõnsustesse, suurendab laseri väljundi vabadusastet. Korrastamata õõnsuste füüsikalised mittekloonivad omadused pakuvad laserparameetrite mitmemõõtmelisi juhtimismeetodeid ja võivad laiendada selle rakenduspotentsiaali.

Erinevad juhuslikkuse süsteemidmikroõõnsuslaserid
Selles artiklis klassifitseeritakse esmakordselt juhuslike mikroõõnsustega lasereid erinevate õõnsuste mõõtmete järgi. See eristamine mitte ainult ei too esile juhuslike mikroõõnsustega laserite ainulaadseid väljundomadusi erinevates mõõtmetes, vaid selgitab ka juhuslike mikroõõnsuste suuruste erinevuse eeliseid erinevates regulatiivsetes ja rakendusvaldkondades. Kolmemõõtmelisel tahkis-mikroõõnsusel on tavaliselt väiksem moodimaht, mis saavutab tugevama valguse ja aine interaktsiooni. Tänu oma kolmemõõtmelisele suletud struktuurile saab valgusvälja kolmes dimensioonis väga hästi lokaliseeritud, sageli kõrge kvaliteediteguriga (Q-teguriga). Need omadused muudavad selle sobivaks suure täpsusega sensoriteks, footonite salvestamiseks, kvantinformatsiooni töötlemiseks ja muudeks täiustatud tehnoloogiavaldkondadeks. Avatud kahemõõtmeline õhukese kile süsteem on ideaalne platvorm korrastamata tasapinnaliste struktuuride loomiseks. Kahemõõtmelise korrastamata dielektrilise tasapinnana, millel on integreeritud võimendus ja hajumine, saab õhukese kile süsteem aktiivselt osaleda juhusliku laseri genereerimises. Tasapinnaline lainejuhi efekt muudab laseri sidestamise ja kogumise lihtsamaks. Õõnsuse mõõtmete edasise vähendamisega saab tagasiside ja võimenduskeskkonna integreerimine ühemõõtmelisse lainejuhti vähendada radiaalset valguse hajumist, parandades samal ajal aksiaalset valguse resonantsi ja sidestust. See integreerimismeetod parandab lõppkokkuvõttes laserite genereerimise ja ühendamise efektiivsust.

Juhuslike mikroõõnsuslaserite regulatiivsed omadused
Paljud traditsiooniliste laserite näitajad, nagu koherentsus, läviväärtus, väljundsuund ja polarisatsiooni karakteristikud, on laserite väljundvõimsuse mõõtmise põhikriteeriumid. Võrreldes tavapäraste fikseeritud sümmeetriliste õõnsustega laseritega pakub juhuslike mikroõõnsustega laser parameetrite reguleerimisel suuremat paindlikkust, mis kajastub mitmes dimensioonis, sealhulgas ajadomeenis, spektraaldomeenis ja ruumidomeenis, rõhutades juhuslike mikroõõnsustega laserite mitmemõõtmelist juhitavust.

Juhuslike mikroõõnsuslaserite rakendusomadused
Madal ruumiline koherentsus, moodi juhuslikkus ja keskkonnatundlikkus pakuvad palju soodsaid tegureid stohhastiliste mikroõõnsuslaserite kasutamiseks. Tänu juhusliku laseri moodi juhtimise ja suuna juhtimise lahendusele kasutatakse seda ainulaadset valgusallikat üha enam pildistamisel, meditsiinilises diagnostikas, sensorites, infokommunikatsioonis ja muudes valdkondades.
Mikro- ja nanoskaala korrastamata mikroõõnsuslaserina on juhuslike mikroõõnsustega laser väga tundlik keskkonnamuutuste suhtes ning selle parameetrilised omadused reageerivad mitmesugustele tundlikele väliskeskkonda jälgivatele näitajatele, nagu temperatuur, niiskus, pH, vedeliku kontsentratsioon, murdumisnäitaja jne, luues suurepärase platvormi suure tundlikkusega sensorirakenduste realiseerimiseks. Kujutise valdkonnas on ideaalnevalgusallikaspeaks olema kõrge spektraaltihedus, tugev suunatud väljund ja madal ruumiline koherentsus, et vältida interferentsi täppide mõju. Teadlased demonstreerisid juhuslike laserite eeliseid täppideta pildistamisel perovskiidi, biokile, vedelkristallide hajutajate ja rakkude kudede kandjates. Meditsiinilises diagnostikas suudab juhuslik mikroõõnsuslaser kanda hajutatud informatsiooni bioloogilisest peremeesorganismist ja seda on edukalt rakendatud erinevate bioloogiliste kudede tuvastamiseks, mis pakub mugavust mitteinvasiivseks meditsiiniliseks diagnoosimiseks.

Tulevikus muutub korrastamata mikroõõnsusstruktuuride ja keerukate laserkiire genereerimise mehhanismide süstemaatiline analüüs täielikumaks. Materjaliteaduse ja nanotehnoloogia pideva arenguga on oodata, et toodetakse rohkem peeneid ja funktsionaalseid korrastamata mikroõõnsusstruktuure, millel on suur potentsiaal baasuuringute ja praktiliste rakenduste edendamisel.