Laser kompleks rongga mikro dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser kompleks rongga mikro dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser tipikal terdiri dari tiga elemen dasar: sumber pompa, media penguatan yang memperkuat radiasi terstimulasi, dan struktur rongga yang menghasilkan resonansi optik. Ketika ukuran ronggalasermendekati tingkat mikron atau submikron, ini telah menjadi salah satu pusat penelitian terkini di komunitas akademis: laser rongga mikro, yang dapat mencapai interaksi cahaya dan materi secara signifikan dalam volume kecil. Menggabungkan rongga mikro dengan sistem yang kompleks, seperti memasukkan batas rongga yang tidak beraturan atau tidak teratur, atau memasukkan media kerja yang kompleks atau tidak teratur ke dalam rongga mikro, akan meningkatkan derajat kebebasan keluaran laser. Karakteristik fisik non-kloning dari rongga yang tidak teratur menghadirkan metode kontrol multidimensi parameter laser, dan dapat memperluas potensi penerapannya.

Sistem acak yang berbedalaser rongga mikro
Dalam makalah ini, laser mikrokavitas acak diklasifikasikan dari dimensi rongga berbeda untuk pertama kalinya. Perbedaan ini tidak hanya menyoroti karakteristik keluaran unik dari laser rongga mikro acak dalam dimensi berbeda, namun juga memperjelas keuntungan dari perbedaan ukuran rongga mikro acak di berbagai bidang peraturan dan aplikasi. Mikrokavitas benda padat tiga dimensi biasanya memiliki volume mode yang lebih kecil, sehingga mencapai interaksi cahaya dan materi yang lebih kuat. Karena struktur tertutup tiga dimensinya, bidang cahaya dapat dilokalisasi secara tinggi dalam tiga dimensi, seringkali dengan faktor kualitas tinggi (faktor Q). Karakteristik ini membuatnya cocok untuk penginderaan presisi tinggi, penyimpanan foton, pemrosesan informasi kuantum, dan bidang teknologi canggih lainnya. Sistem film tipis dua dimensi terbuka merupakan platform ideal untuk membangun struktur planar yang tidak teratur. Sebagai bidang dielektrik dua dimensi yang tidak teratur dengan penguatan dan hamburan terintegrasi, sistem film tipis dapat secara aktif berpartisipasi dalam pembuatan laser acak. Efek pandu gelombang planar membuat pemasangan dan pengumpulan laser menjadi lebih mudah. Dengan semakin berkurangnya dimensi rongga, integrasi umpan balik dan media penguatan ke dalam pandu gelombang satu dimensi dapat menekan hamburan cahaya radial sekaligus meningkatkan resonansi dan kopling cahaya aksial. Pendekatan integrasi ini pada akhirnya meningkatkan efisiensi pembangkitan dan penggandengan laser.

Karakteristik peraturan laser rongga mikro acak
Banyak indikator laser tradisional, seperti koherensi, ambang batas, arah keluaran, dan karakteristik polarisasi, merupakan kriteria utama untuk mengukur kinerja keluaran laser. Dibandingkan dengan laser konvensional dengan rongga simetris tetap, laser rongga mikro acak memberikan lebih banyak fleksibilitas dalam pengaturan parameter, yang tercermin dalam berbagai dimensi termasuk domain waktu, domain spektral, dan domain spasial, menyoroti kemampuan kontrol multidimensi dari laser rongga mikro acak.

Karakteristik penerapan laser rongga mikro acak
Koherensi spasial yang rendah, keacakan mode, dan sensitivitas terhadap lingkungan memberikan banyak faktor yang menguntungkan untuk penerapan laser rongga mikro stokastik. Dengan solusi kontrol mode dan kontrol arah laser acak, sumber cahaya unik ini semakin banyak digunakan dalam bidang pencitraan, diagnosis medis, penginderaan, komunikasi informasi, dan bidang lainnya.
Sebagai laser rongga mikro yang tidak teratur pada skala mikro dan nano, laser rongga mikro acak sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan, dan karakteristik parametriknya dapat merespons berbagai indikator sensitif yang memantau lingkungan eksternal, seperti suhu, kelembaban, pH, konsentrasi cairan, indeks bias, dll., menciptakan platform unggul untuk mewujudkan aplikasi penginderaan sensitivitas tinggi. Di bidang pencitraan, idealsumber cahayaharus memiliki kepadatan spektral yang tinggi, keluaran arah yang kuat, dan koherensi spasial yang rendah untuk mencegah efek spekel interferensi. Para peneliti mendemonstrasikan keunggulan laser acak untuk pencitraan bebas bintik pada perovskit, biofilm, penghambur kristal cair, dan pembawa jaringan sel. Dalam diagnosis medis, laser rongga mikro acak dapat membawa informasi yang tersebar dari inang biologis, dan telah berhasil diterapkan untuk mendeteksi berbagai jaringan biologis, sehingga memberikan kemudahan untuk diagnosis medis non-invasif.

Di masa depan, analisis sistematis terhadap struktur rongga mikro yang tidak teratur dan mekanisme pembangkitan laser yang kompleks akan menjadi lebih lengkap. Dengan kemajuan berkelanjutan dalam ilmu material dan nanoteknologi, diharapkan akan dihasilkan struktur rongga mikro yang lebih halus dan fungsional, yang memiliki potensi besar dalam mendorong penelitian dasar dan aplikasi praktis.