Mikroüreges komplex lézerek a rendezett állapotoktól a rendezetlen állapotokig

Mikroüreges komplex lézerek a rendezett állapotoktól a rendezetlen állapotokig

Egy tipikus lézer három alapelemből áll: egy pumpás forrásból, egy erősítő közegből, amely felerősíti a stimulált sugárzást, és egy üregszerkezetből, amely optikai rezonanciát generál. Amikor az üreg mérete alézerközel van a mikron vagy szubmikron szinthez, az akadémiai közösség egyik jelenlegi kutatási hotspotjává vált: a mikroüreges lézerek, amelyek kis térfogatban jelentős fény és anyag kölcsönhatást képesek elérni. A mikroüregek összetett rendszerekkel való kombinálása, például szabálytalan vagy rendezetlen üreghatárok bevezetése, vagy összetett vagy rendezetlen munkaközeg mikroüregekbe való bejuttatása növeli a lézerkibocsátás szabadsági fokát. A rendezetlen üregek fizikai nem klónozási jellemzői a lézerparaméterek többdimenziós szabályozási módszereit teszik lehetővé, és bővíthetik alkalmazási lehetőségeit.

Különböző véletlenszerű rendszerekmikroüreges lézerek
Ebben a cikkben a véletlenszerű mikroüreges lézereket először osztályozzák különböző üregméretekből. Ez a megkülönböztetés nemcsak a véletlenszerű mikroüreges lézer egyedi kimeneti jellemzőit emeli ki különböző méretekben, hanem tisztázza a véletlenszerű mikroüreg méretkülönbségének előnyeit is a különböző szabályozási és alkalmazási területeken. A háromdimenziós szilárdtest mikroüreg általában kisebb módustérfogatú, így erősebb fény és anyag kölcsönhatás érhető el. Háromdimenziós zárt szerkezetének köszönhetően a fénymező három dimenzióban erősen 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 készítéséhez. Kétdimenziós rendezetlen dielektromos síkként integrált erősítéssel és szórással, a vékonyréteg-rendszer aktívan részt vehet a véletlenszerű lézer generálásában. A sík hullámvezető effektus megkönnyíti a lézer csatolását és összegyűjtését. Az üreg méretének további csökkentésével a visszacsatolás és az erősítő közeg integrálása az egydimenziós hullámvezetőbe elnyomhatja a sugárirányú fényszórást, miközben fokozza az axiális fényrezonanciát és a csatolást. Ez az integrációs megközelítés végső soron javítja a lézergenerálás és -csatolás hatékonyságát.

Véletlenszerű mikroüreges lézerek szabályozási jellemzői
A hagyományos lézerek számos mutatója, mint például a koherencia, a küszöbérték, a kimeneti irány és a polarizációs jellemzők, a legfontosabb 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 vezérelhetőségét.

Véletlenszerű mikroüreges lézerek alkalmazási jellemzői
Az alacsony térbeli koherencia, az üzemmód véletlenszerűsége és a környezetre való érzékenység számos kedvező tényezőt biztosít a sztochasztikus mikroüreges lézerek alkalmazásához. A módvezérlés és a véletlenszerű lézer irányvezérlésének megoldásával ezt az egyedülálló fényforrást egyre gyakrabban használják képalkotásban, orvosi diagnosztikában, érzékelésben, információs kommunikációban és más területeken.
A véletlenszerű mikroüreges lézer mikro- és nanoléptékű rendezetlen mikroüreges lézerként nagyon érzékeny a környezeti változásokra, paraméteres jellemzői pedig reagálhatnak a külső környezetet figyelő különféle érzékeny indikátorokra, mint például hőmérséklet, páratartalom, pH, folyadékkoncentráció, törésmutató stb., kiváló platformot teremtve a nagy érzékenységű érzékelő alkalmazások megvalósításához. A képalkotás terén az ideálisfényforrásnagy spektrális sűrűséggel, erős irányított kimenettel és alacsony térbeli koherenciával kell rendelkeznie az interferencia folthatások elkerülése érdekében. A kutatók bemutatták a véletlenszerű lézerek előnyeit a perovszkit, biofilm, folyadékkristály-szóró és sejtszövet-hordozók foltmentes képalkotásában. Az orvosi diagnosztikában a véletlenszerű mikroüreges lézer szétszórt információt hordozhat a biológiai gazdaszervezettől, és sikeresen alkalmazták különböző biológiai szövetek kimutatására, ami kényelmet biztosít a non-invazív orvosi diagnózishoz.

A jövőben a rendezetlen mikroüreg-struktúrák és a komplex lézergenerációs mechanizmusok szisztematikus elemzése teljesebbé válik. Az anyagtudomány és a nanotechnológia folyamatos fejlődésével várhatóan több finom és funkcionálisan rendezetlen mikroüreges szerkezet készül majd, ami nagy potenciállal rendelkezik az alapkutatás és a gyakorlati alkalmazások elősegítésében.