Laser kompleks mikrokavitas dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser kompleks mikrokavitas dari keadaan teratur ke keadaan tidak teratur

Laser pada umumnya terdiri dari tiga elemen dasar: sumber pompa, medium penguat yang memperkuat radiasi terstimulasi, dan struktur rongga yang menghasilkan resonansi optik. Ketika ukuran ronggalaserBerukuran mendekati mikron atau submikron, teknologi ini telah menjadi salah satu pusat penelitian terkini di kalangan akademisi: laser mikrokavitas, yang dapat mencapai interaksi cahaya dan materi yang signifikan dalam volume kecil. Menggabungkan mikrokavitas dengan sistem kompleks, seperti memperkenalkan batas rongga yang tidak beraturan atau tidak teratur, atau memperkenalkan media kerja yang kompleks atau tidak teratur ke dalam mikrokavitas, akan meningkatkan derajat kebebasan keluaran laser. Karakteristik fisik non-kloning dari rongga yang tidak teratur menghadirkan metode kontrol multidimensi terhadap parameter laser, dan dapat memperluas potensi aplikasinya.

Sistem acak yang berbedalaser mikrokavitas
Dalam makalah ini, laser mikrokavitas acak diklasifikasikan berdasarkan dimensi kavitas yang berbeda untuk pertama kalinya. Perbedaan ini tidak hanya menyoroti karakteristik keluaran unik dari laser mikrokavitas acak dalam dimensi yang berbeda, tetapi juga menjelaskan keunggulan perbedaan ukuran mikrokavitas acak di berbagai bidang regulasi dan aplikasi. Mikrokavitas padat 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 terlokalisasi dengan sangat baik dalam tiga dimensi, seringkali dengan faktor kualitas (Q-faktor) 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 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 kopling dan pengumpulan laser lebih mudah. 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 mikrokavitas 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 mikrorongga acak memberikan fleksibilitas lebih dalam pengaturan parameter, yang tercermin dalam berbagai dimensi termasuk domain waktu, domain spektral, dan domain spasial, menyoroti kemampuan pengendalian multidimensi dari laser mikrorongga acak.

Karakteristik aplikasi laser mikrokavitas acak
Koherensi spasial rendah, keacakan mode, dan sensitivitas terhadap lingkungan memberikan banyak faktor menguntungkan untuk penerapan laser mikrokavitas stokastik. Dengan solusi kontrol mode dan kontrol arah laser acak, sumber cahaya unik ini semakin banyak digunakan dalam pencitraan, diagnosis medis, penginderaan, komunikasi informasi, dan bidang lainnya.
Sebagai laser rongga mikro acak 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, idealnyasumber cahayaLaser acak harus memiliki kepadatan spektral tinggi, keluaran arah yang kuat, dan koherensi spasial rendah untuk mencegah efek bintik 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 mikrokavitas acak dapat membawa informasi hamburan 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 mikrokavitas yang tidak teratur dan mekanisme pembangkitan laser yang kompleks akan menjadi lebih lengkap. Dengan kemajuan berkelanjutan ilmu material dan nanoteknologi, diharapkan struktur mikrokavitas yang tidak teratur yang lebih halus dan fungsional akan diproduksi, yang memiliki potensi besar dalam mendorong penelitian dasar dan aplikasi praktis.