Mikrokavitetskomplexlasrar från ordnade till oordnade tillstånd

Mikrokavitetskomplexlasrar från ordnade till oordnade tillstånd

En typisk laser består av tre grundläggande element: en pumpkälla, ett förstärkningsmedium som förstärker den stimulerade strålningen och en kavitetsstruktur som genererar en optisk resonans. När hålrummets storleklaserär nära mikron- eller submikronnivån, har det blivit en av de aktuella forskningshotspotsna i det akademiska samhället: mikrokavitetslasrar, som kan uppnå betydande ljus- och materiainteraktion i en liten volym. Kombination av mikrohålrum med komplexa system, såsom införande av oregelbundna eller oordnade kavitetsgränser, eller införande av komplexa eller oordnade arbetsmedier i mikrokaviteter, kommer att öka graden av frihet för laserutdata. De fysiska icke-kloningsegenskaperna hos oordnade kaviteter ger flerdimensionella kontrollmetoder för laserparametrar och kan utöka dess tillämpningspotential.

Olika system av slumpmässigamikrokavitetslasrar
I detta dokument klassificeras slumpmässiga mikrokavitetslasrar från olika kavitetsdimensioner för första gången. Denna distinktion framhäver inte bara de unika utgångsegenskaperna hos den slumpmässiga mikrokavitetslasern i olika dimensioner, utan klargör också fördelarna med storleksskillnaden hos den slumpmässiga mikrokaviteten inom olika reglerings- och tillämpningsområden. Den tredimensionella solid-state mikrokaviteten har vanligtvis en mindre modvolym, vilket ger en starkare ljus- och materiainteraktion. På grund av sin tredimensionella slutna struktur kan ljusfältet vara starkt lokaliserat i tre dimensioner, ofta med en hög kvalitetsfaktor (Q-faktor). Dessa egenskaper gör den lämplig för högprecisionsavkänning, fotonlagring, kvantinformationsbehandling och andra avancerade teknikområden. Det öppna tvådimensionella tunnfilmssystemet är en idealisk plattform för att konstruera oordnade plana strukturer. Som ett tvådimensionellt oordnat dielektriskt plan med integrerad förstärkning och spridning kan tunnfilmssystemet aktivt delta i genereringen av slumpmässig laser. Den plana vågledareffekten gör laserkopplingen och uppsamlingen enklare. Med kavitetsdimensionen ytterligare reducerad kan integreringen av återkopplings- och förstärkningsmedia i den endimensionella vågledaren undertrycka radiell ljusspridning samtidigt som den förbättrar axiell ljusresonans och koppling. Denna integrationsmetod förbättrar i slutändan effektiviteten av lasergenerering och koppling.

Regulatoriska egenskaper för slumpmässiga mikrokavitetslasrar
Många indikatorer för traditionella lasrar, såsom koherens, tröskel, utmatningsriktning och polarisationsegenskaper, är nyckelkriterierna för att mäta uteffekten hos lasrar. Jämfört med konventionella lasrar med fasta symmetriska kaviteter, ger den slumpmässiga mikrokavitetslasern mer flexibilitet i parameterreglering, vilket återspeglas i flera dimensioner inklusive tidsdomän, spektral domän och rumslig domän, vilket framhäver den flerdimensionella styrbarheten hos slumpmässig mikrokavitetslaser.

Applikationsegenskaper för slumpmässiga mikrokavitetslasrar
Låg rumslig koherens, lägesslumpmässighet och känslighet för miljön ger många fördelaktiga faktorer för tillämpningen av stokastiska mikrokavitetslasrar. Med lösningen av lägeskontroll och riktningskontroll av slumpmässig laser används denna unika ljuskälla i allt större utsträckning inom bildbehandling, medicinsk diagnos, avkänning, informationskommunikation och andra områden.
Som en oordnad mikrokavitetslaser i mikro- och nanoskala är den slumpmässiga mikrokavitetslasern mycket känslig för miljöförändringar, och dess parametriska egenskaper kan svara på olika känsliga indikatorer som övervakar den yttre miljön, såsom temperatur, luftfuktighet, pH, vätskekoncentration, brytningsindex, etc., vilket skapar en överlägsen plattform för att realisera högkänsliga avkänningsapplikationer. Inom bildbehandling, idealljuskällabör ha hög spektral densitet, stark riktningsutgång och låg rumslig koherens för att förhindra interferensfläckeffekter. Forskarna visade fördelarna med slumpmässiga lasrar för fläckfri avbildning i perovskit, biofilm, flytande kristallspridare och cellvävnadsbärare. I medicinsk diagnostik kan slumpmässig mikrokavitetslaser bära spridd information från biologisk värd och har framgångsrikt använts för att detektera olika biologiska vävnader, vilket ger bekvämlighet för icke-invasiv medicinsk diagnos.

I framtiden kommer systematisk analys av oordnade mikrokavitetsstrukturer och komplexa lasergenereringsmekanismer att bli mer komplett. Med de kontinuerliga framstegen inom materialvetenskap och nanoteknik förväntas det att fler fina och funktionella oordnade mikrokavitetsstrukturer kommer att tillverkas, vilket har stor potential för att främja grundforskning och praktiska tillämpningar.