Mikroüreg komplex lézerek rendezett állapotoktól a rendezetlen állapotokig
Egy tipikus lézer három alapvető elemből áll: egy pumpáló forrásból, egy erősítő közegből, amely felerősíti a stimulált sugárzást, és egy üregszerkezetből, amely optikai rezonanciát generál. Amikor a lézer üregméretelézerMivel közel van a mikronos vagy szubmikronos szinthez, az akadémiai közösség egyik jelenlegi kutatási gócpontjává vált: a mikroüreges lézerek, amelyek kis térfogatban jelentős fény-anyag kölcsönhatást tudnak elérni. A mikroüregek komplex rendszerekkel való kombinálása, például szabálytalan vagy rendezetlen üreghatárok bevezetése, vagy összetett vagy rendezetlen munkaközegek bevezetése a mikroüregekbe, növeli a lézerkimenet szabadságfokát. A rendezetlen üregek fizikai, nem klónozó tulajdonságai a lézerparaméterek többdimenziós szabályozási módszereit teszik lehetővé, és bővíthetik alkalmazási lehetőségeit.
Különböző véletlenszerű rendszerekmikroüreges lézerek
Ebben a cikkben elsőként osztályozzák a véletlenszerű mikroüreg lézereket különböző üregméretek szerint. Ez a megkülönböztetés nemcsak a véletlenszerű mikroüreg lézer egyedi kimeneti jellemzőit emeli ki a különböző dimenziókban, hanem tisztázza a véletlenszerű mikroüreg méretkülönbségének előnyeit is a különböző szabályozási és alkalmazási területeken. A háromdimenziós szilárdtest mikroüreg általában kisebb módustérfogattal rendelkezik, így erősebb fény-anyag kölcsönhatást ér el. Háromdimenziós, zárt szerkezetének köszönhetően a fénytér három dimenzióban nagymértékben lokalizálható, gyakran magas minőségi tényezővel (Q-faktor). Ezek a jellemzők alkalmassá teszik nagy pontosságú érzékelésre, fotontárolásra, kvantuminformáció-feldolgozásra és más fejlett technológiai területekre. A nyitott, kétdimenziós vékonyréteg-rendszer ideális platform rendezetlen síkszerkezetek létrehozására. Kétdimenziós, rendezetlen dielektromos síkként integrált erősítéssel és szórással a vékonyréteg-rendszer aktívan részt vehet a véletlenszerű lézer generálásában. A síkhullámvezető-effektus megkönnyíti a lézer becsatolását és begyűjtését. Az üregméret további csökkentésével a visszacsatoló és erősítő közeg integrálása az egydimenziós hullámvezetőbe elnyomhatja a radiális fényszórást, miközben fokozza az axiális fényrezonanciát és csatolást. Ez az integrációs megközelítés végső soron javítja a lézergenerálás és -csatolás hatékonyságát.
A véletlenszerű mikroüreges lézerek szabályozási jellemzői
A hagyományos lézerek számos mutatója, mint például a koherencia, a küszöbérték, a kimeneti irány és a polarizációs jellemzők, kulcsfontosságú kritériumok a lézerek kimeneti teljesítményének mérésére. A fix szimmetrikus üregekkel rendelkező hagyományos lézerekhez képest a véletlenszerű mikroüreges lézer nagyobb rugalmasságot biztosít a paraméterek szabályozásában, ami több dimenzióban is tükröződik, beleértve az időtartományt, a spektrális tartományt és a térbeli tartományt, kiemelve a véletlenszerű mikroüreges lézer többdimenziós szabályozhatóságát.
A véletlenszerű mikroüreges lézerek alkalmazási jellemzői
Az alacsony térbeli koherencia, a módusvéletlenszerűség és a környezeti érzékenység számos kedvező tényezőt biztosít a sztochasztikus mikroüreges lézerek alkalmazásához. A véletlenszerű lézer módus- és irányvezérlésének megoldásával ezt az egyedülálló fényforrást egyre inkább használják a képalkotásban, az orvosi diagnosztikában, az érzékelésben, az információkommunikációban és más területeken.
Mikro- és nanoskálájú rendezetlen mikroüreges lézerként a véletlenszerű mikroüreges lézer nagyon érzékeny a környezeti változásokra, és parametrikus jellemzői reagálhatnak a külső környezetet figyelő különféle érzékeny indikátorokra, mint például a hőmérséklet, páratartalom, pH, folyadékkoncentráció, törésmutató stb., ami kiváló platformot teremt a nagy érzékenységű érzékelési alkalmazások megvalósításához. A képalkotás területén az ideálisfényforrásnagy spektrális sűrűséggel, erős irányított kimenettel és alacsony térbeli koherenciával kell rendelkezniük az interferencia folthatások elkerülése érdekében. A kutatók bemutatták a véletlenszerű lézerek előnyeit a foltmentes képalkotásban perovszkitban, biofilmben, folyadékkristály-szórókban és sejtszövet-hordozókban. Az orvosi diagnosztikában a véletlenszerű mikroüreges lézer képes szórt információkat szállítani a biológiai gazdaszervezetből, és sikeresen alkalmazták különféle biológiai szövetek kimutatására, ami kényelmet biztosít a nem invazív orvosi diagnózishoz.
A jövőben a rendezetlen mikroüreg-struktúrák és az összetett lézergenerációs mechanizmusok szisztematikus elemzése egyre teljesebbé válik. Az anyagtudomány és a nanotechnológia folyamatos fejlődésével várhatóan egyre több finom és funkcionális rendezetlen mikroüreg-struktúrát fognak előállítani, ami nagy potenciállal rendelkezik az alapkutatás és a gyakorlati alkalmazások előmozdításában.
Közzététel ideje: 2024. november 5.