Laser kompleks rongga mikro dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser kompleks rongga mikro dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser yang umum terdiri dari tiga elemen dasar: sumber pompa, media penguatan yang memperkuat radiasi terstimulasi, dan struktur rongga yang menghasilkan resonansi optik. Ketika ukuran rongga laserlasermendekati level mikron atau submikron, laser rongga mikro telah menjadi salah satu pusat penelitian terkini di komunitas akademis: laser rongga mikro, yang dapat mencapai interaksi cahaya dan materi yang signifikan dalam volume kecil. Menggabungkan rongga mikro dengan sistem yang kompleks, seperti memasukkan batas rongga yang tidak teratur 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 rongga mikro acak diklasifikasikan dari dimensi rongga yang berbeda untuk pertama kalinya. Perbedaan ini tidak hanya menyoroti karakteristik keluaran unik dari laser rongga mikro acak dalam dimensi yang berbeda, tetapi juga memperjelas keuntungan dari perbedaan ukuran rongga mikro acak dalam berbagai bidang regulasi dan aplikasi. Rongga mikro solid-state tiga dimensi biasanya memiliki volume mode yang lebih kecil, sehingga mencapai interaksi cahaya dan materi yang lebih kuat. Karena struktur tertutup tiga dimensinya, medan cahaya dapat sangat terlokalisasi 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 pembangkitan laser acak. Efek pandu gelombang planar membuat penggabungan dan pengumpulan laser menjadi lebih mudah. Dengan dimensi rongga yang semakin diperkecil, integrasi media umpan balik dan penguatan ke dalam pemandu gelombang satu dimensi dapat menekan hamburan cahaya radial sekaligus meningkatkan resonansi dan kopling cahaya aksial. Pendekatan integrasi ini pada akhirnya meningkatkan efisiensi pembangkitan dan kopling laser.

Karakteristik regulasi laser mikrorongga 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 fleksibilitas lebih dalam pengaturan parameter, yang tercermin dalam beberapa dimensi termasuk domain waktu, domain spektral, dan domain spasial, yang menyoroti pengendalian multidimensi laser rongga mikro acak.

Karakteristik aplikasi laser mikrorongga acak
Koherensi spasial yang rendah, keacakan mode, dan sensitivitas terhadap lingkungan memberikan banyak faktor yang menguntungkan untuk penerapan laser mikrorongga stokastik. Dengan solusi kendali mode dan kendali arah laser acak, sumber cahaya unik ini semakin banyak digunakan dalam 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 yang unggul untuk mewujudkan aplikasi penginderaan dengan sensitivitas tinggi. Di bidang pencitraan, idealnyasumber cahayaharus memiliki kepadatan spektral yang tinggi, keluaran arah yang kuat, dan koherensi spasial yang rendah untuk mencegah efek bintik interferensi. Para peneliti menunjukkan keuntungan laser acak untuk pencitraan bebas bintik dalam 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, yang memberikan kemudahan untuk diagnosis medis non-invasif.

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