Mikroertmių kompleksiniai lazeriai iš sutvarkytos į netvarkingą būseną

Mikroertmių kompleksiniai lazeriai iš sutvarkytos į netvarkingą būseną

Tipinį lazerį sudaro trys pagrindiniai elementai: siurblio šaltinis, stiprinimo terpė, kuri sustiprina stimuliuojamą spinduliuotę, ir ertmės struktūra, kuri generuoja optinį rezonansą. Kai ertmės dydislazerisyra artimas mikronų arba submikronų lygiui, todėl jis tapo viena iš dabartinių akademinės bendruomenės tyrimų sričių: mikroertmių lazeriai, kurie gali pasiekti reikšmingą šviesos ir materijos sąveiką mažame tūryje. Mikroertmių derinimas su sudėtingomis sistemomis, pavyzdžiui, netaisyklingų ar netvarkingų ertmių ribų įvedimas arba sudėtingų ar netvarkingų darbo terpių įvedimas į mikroertmes, padidins lazerio išvesties laisvės laipsnį. Netvarkingų ertmių fizinės neklonavimo savybės suteikia daugiamačius lazerio parametrų valdymo metodus ir gali išplėsti jo taikymo potencialą.

Skirtingos atsitiktinės sistemosmikroertmių lazeriai
Šiame straipsnyje pirmą kartą atsitiktinių mikroertmių lazeriai klasifikuojami pagal skirtingus ertmių matmenis. Šis skirtumas ne tik pabrėžia unikalias atsitiktinių mikroertmių lazerio išėjimo charakteristikas skirtinguose matmenyse, bet ir paaiškina atsitiktinių mikroertmių dydžių skirtumų privalumus įvairiose reguliavimo ir taikymo srityse. Trimatis kietojo kūno mikroertmės paprastai turi mažesnį modulio tūrį, todėl pasiekiama stipresnė šviesos ir materijos sąveika. Dėl savo trimatės uždaros struktūros šviesos laukas gali būti labai lokalizuotas trijose dimensijose, dažnai su aukštu kokybės koeficientu (Q koeficientu). Šios savybės leidžia jį naudoti didelio tikslumo jutikliams, fotonų saugojimui, kvantinės informacijos apdorojimui ir kitose pažangių technologijų srityse. Atvira dvimatė plonų plėvelių sistema yra ideali platforma netvarkingoms plokštuminėms struktūroms konstruoti. Kaip dvimatė netvarkinga dielektrinė plokštuma su integruotu stiprinimu ir sklaida, plonų plėvelių sistema gali aktyviai dalyvauti atsitiktinio lazerio generavime. Plokštuminis bangolaidžio efektas palengvina lazerio sujungimą ir surinkimą. Dar labiau sumažinus ertmės matmenis, grįžtamojo ryšio ir stiprinimo terpės integravimas į vienmatį bangolaidį gali slopinti radialinį šviesos sklaidą, kartu pagerinant ašinį šviesos rezonansą ir sujungimą. Šis integravimo metodas galiausiai pagerina lazerio generavimo ir sujungimo efektyvumą.

Atsitiktinių mikroįdubimų lazerių reguliavimo charakteristikos
Daugelis tradicinių lazerių rodiklių, tokių kaip koherencija, slenkstis, išėjimo kryptis ir poliarizacijos charakteristikos, yra pagrindiniai lazerių išėjimo charakteristikų matavimo kriterijai. Palyginti su įprastiniais lazeriais su fiksuotomis simetrinėmis ertmėmis, atsitiktinių mikroertmių lazeris pasižymi didesniu parametrų reguliavimo lankstumu, kuris atsispindi keliuose matmenyse, įskaitant laiko sritį, spektrinę sritį ir erdvinę sritį, o tai pabrėžia atsitiktinių mikroertmių lazerio daugiamačio valdymo galimybes.

Atsitiktinių mikroreplių lazerių taikymo charakteristikos
Mažas erdvinis koherencija, modų atsitiktinumas ir jautrumas aplinkai suteikia daug palankių veiksnių stochastinių mikroreplių lazerių taikymui. Išsprendus atsitiktinio lazerio modų ir krypties valdymą, šis unikalus šviesos šaltinis vis dažniau naudojamas vaizdavime, medicininėje diagnostikoje, jutikliuose, informacijos perdavime ir kitose srityse.
Kaip netvarkingas mikroertmių lazeris mikro ir nano lygmenimis, atsitiktinių mikroertmių lazeris yra labai jautrus aplinkos pokyčiams, o jo parametrinės charakteristikos gali reaguoti į įvairius jautrius išorinės aplinkos stebėjimo rodiklius, tokius kaip temperatūra, drėgmė, pH, skysčio koncentracija, lūžio rodiklis ir kt., todėl tai sukuria puikią platformą didelio jautrumo jutimo taikymams įgyvendinti. Vaizdavimo srityje idealusšviesos šaltinisturėtų pasižymėti dideliu spektriniu tankiu, stipria kryptine išvestimi ir maža erdvine koherencija, kad būtų išvengta interferencinių dėmių efektų. Tyrėjai pademonstravo atsitiktinių lazerių pranašumus vaizduojant be dėmių perovskite, bioplėvelėje, skystųjų kristalų sklaidos įrenginiuose ir ląstelių audinių nešikliuose. Medicininėje diagnostikoje atsitiktinis mikroertmių lazeris gali pernešti išsklaidytą informaciją iš biologinio šeimininko ir buvo sėkmingai taikomas įvairiems biologiniams audiniams aptikti, o tai suteikia patogumo neinvazinei medicininei diagnostikai.

Ateityje sisteminė netvarkingų mikroertmių struktūrų ir sudėtingų lazerio generavimo mechanizmų analizė taps išsamesnė. Nuolat tobulėjant medžiagų mokslui ir nanotechnologijoms, tikimasi, kad bus gaminama daugiau smulkių ir funkcionalių netvarkingų mikroertmių struktūrų, o tai turi didelį potencialą skatinant fundamentinius tyrimus ir praktinį pritaikymą.