Laser complessi di microcavità da stati disordinati

Laser complessi di microcavità da stati disordinati

Un laser tipico è costituito da tre elementi di base: una sorgente di pompaggio, un mezzo di guadagno che amplifica la radiazione stimolata e una struttura di cavità che genera una risonanza ottica. Quando la dimensione della cavità dellaserè vicino al livello di micron o submicron, è diventato uno degli attuali hotspot di ricerca nella comunità accademica: laser a microcavità, che possono ottenere una significativa interazione di luce e materia in un piccolo volume. La combinazione di microcavità con sistemi complessi, come l'introduzione di confini di cavità irregolari o disordinati o l'introduzione di media di lavoro complessi o disordinati in microcavità, aumenterà il grado di libertà di produzione laser. Le caratteristiche non clonazioni fisiche delle cavità disordinate portano metodi di controllo multidimensionale dei parametri laser e possono espandere il suo potenziale di applicazione.

Diversi sistemi di casualeLaser per microcavità
In questo documento, i laser a microcavità casuale sono classificati da diverse dimensioni della cavità per la prima volta. Questa distinzione non solo evidenzia le caratteristiche di output uniche del laser a microcavità casuale in diverse dimensioni, ma chiarisce anche i vantaggi della differenza di dimensioni della microcavità casuale in vari campi regolatori e di applicazione. La microcavità a stato solido tridimensionale di solito ha un volume in modalità minore, ottenendo così una luce più forte e un'interazione della materia. A causa della sua struttura chiusa tridimensionale, il campo luminoso può essere altamente localizzato in tre dimensioni, spesso con un fattore di alta qualità (fattore Q). Queste caratteristiche lo rendono adatto a rilevamento ad alta precisione, memoria di fotoni, elaborazione delle informazioni quantistiche e altri campi tecnologici avanzati. Il sistema a film sottile bidimensionale aperto è una piattaforma ideale per costruire strutture planare disordinate. Come piano dielettrico disordinato bidimensionale con guadagno e dispersione integrati, il sistema a film sottile può partecipare attivamente alla generazione di laser casuale. L'effetto planari della guida d'onda semplifica l'accoppiamento e la raccolta laser. Con la dimensione della cavità ulteriormente ridotta, l'integrazione del feedback e i media nella guida d'onda unidimensionale possono sopprimere la dispersione della luce radiale migliorando la risonanza e l'accoppiamento della luce assiale. Questo approccio di integrazione alla fine migliora l'efficienza della generazione e dell'accoppiamento laser.

Caratteristiche normative dei laser a microcavità casuale
Molti indicatori di laser tradizionali, come coerenza, soglia, direzione dell'uscita e caratteristiche di polarizzazione, sono i criteri chiave per misurare le prestazioni di uscita dei laser. Rispetto ai laser convenzionali con cavità simmetriche fisse, il laser a microcavità casuale fornisce una maggiore flessibilità nella regolazione dei parametri, che si riflette in più dimensioni tra cui dominio temporale, dominio spettrale e dominio spaziale, evidenziando la controllabilità multidimensionale del laser a microcavità casuale.

Caratteristiche dell'applicazione dei laser a microcavità casuale
La bassa coerenza spaziale, la casualità in modalità e la sensibilità all'ambiente forniscono molti fattori favorevoli per l'applicazione di laser a microcavità stocastica. Con la soluzione del controllo della modalità e il controllo della direzione del laser casuale, questa fonte di luce unica è sempre più utilizzata in imaging, diagnosi medica, rilevamento, comunicazione delle informazioni e altri campi.
Come laser a micro-cavità disordinato su scala micro e nano, il laser a microcavità casuale è molto sensibile ai cambiamenti ambientali e le sue caratteristiche parametriche possono rispondere a vari indicatori sensibili che monitorano l'ambiente esterno, come la temperatura, l'umidità, il pH, la concentrazione di pH, la concentrazione liquida, l'indice di rifrazione, ecc., Creazione di una piattaforma superio Nel campo dell'imaging, l'idealesorgente luminosaDovrebbe avere una densità spettrale elevata, una forte produzione direzionale e una bassa coerenza spaziale per prevenire gli effetti di interferenze. I ricercatori hanno dimostrato i vantaggi dei laser casuali per l'imaging libero da macchio in perovskite, biofilm, scatterer di cristalli liquidi e portatori di tessuti cellulari. Nella diagnosi medica, il laser a microcavità casuale può trasportare informazioni sparse dall'ospite biologico ed è stato applicato con successo per rilevare vari tessuti biologici, che forniscono comodità per la diagnosi medica non invasiva.

In futuro, l'analisi sistematica delle strutture di microcavità disordinata e i complessi meccanismi di generazione laser diventeranno più completi. Con il continuo progresso della scienza dei materiali e della nanotecnologia, si prevede che saranno prodotte strutture di microcavità disordinate più fine e funzionali, il che ha un grande potenziale nel promuovere la ricerca di base e le applicazioni pratiche.