Laser kompleks rongga mikro dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser kompleks rongga mikro dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser pada umumnya terdiri dari tiga elemen dasar: sumber pompa, media penguat yang memperkuat radiasi terstimulasi, dan struktur rongga yang menghasilkan resonansi optik. Ketika ukuran rongga laserlaserKarena mendekati tingkat 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 kompleks, seperti memasukkan batas rongga yang tidak teratur atau tidak beraturan, atau memasukkan media kerja yang kompleks atau tidak beraturan ke dalam rongga mikro, akan meningkatkan derajat kebebasan keluaran laser. Karakteristik fisik non-kloning dari rongga yang tidak beraturan menghadirkan metode kontrol multidimensi untuk parameter laser, dan dapat memperluas potensi penerapannya.

Sistem acak yang berbedalaser rongga mikro
Dalam makalah ini, laser rongga mikro acak diklasifikasikan berdasarkan dimensi rongga yang berbeda untuk pertama kalinya. Perbedaan ini tidak hanya menyoroti karakteristik keluaran unik laser rongga mikro acak dalam berbagai dimensi, tetapi juga memperjelas keunggulan perbedaan ukuran rongga mikro acak dalam berbagai bidang regulasi dan aplikasi. Rongga mikro padat tiga dimensi biasanya memiliki volume mode yang lebih kecil, sehingga menghasilkan interaksi cahaya dan materi yang lebih kuat. Berkat struktur tertutup tiga dimensinya, medan cahaya dapat terlokalisasi secara luas dalam tiga dimensi, seringkali dengan faktor kualitas (faktor-Q) yang tinggi. 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 tak teratur. Sebagai bidang dielektrik tak teratur dua dimensi dengan penguatan dan hamburan terintegrasi, sistem film tipis dapat berpartisipasi aktif dalam pembangkitan laser acak. Efek pandu gelombang planar memudahkan penggabungan dan pengumpulan laser. Dengan dimensi rongga yang semakin diperkecil, integrasi media umpan balik dan 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 kopling laser.

Karakteristik regulasi laser mikrorongga acak
Berbagai indikator laser tradisional, seperti koherensi, ambang batas, arah keluaran, dan karakteristik polarisasi, merupakan kriteria kunci untuk mengukur kinerja keluaran laser. Dibandingkan dengan laser konvensional dengan rongga simetris tetap, laser rongga mikro acak memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam pengaturan parameter, yang tercermin dalam berbagai dimensi, termasuk domain waktu, domain spektral, dan domain spasial, yang menyoroti kemampuan kontrol 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 bagi 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 tak teratur pada skala mikro dan nano, laser rongga mikro acak ini sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan, dan karakteristik parametriknya dapat merespons berbagai indikator sensitif yang memantau lingkungan eksternal, seperti suhu, kelembapan, pH, konsentrasi cairan, indeks bias, dll., sehingga menciptakan platform superior untuk mewujudkan aplikasi penginderaan dengan sensitivitas tinggi. Di bidang pencitraan, idealnyasumber cahayaharus memiliki kerapatan spektral yang tinggi, keluaran arah yang kuat, dan koherensi spasial yang rendah untuk mencegah efek bintik interferensi. Para peneliti menunjukkan 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, yang memberikan kemudahan untuk diagnosis medis non-invasif.

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