Mikroertmės kompleksiniai lazeriai nuo tvarkingų iki netvarkingų būsenų

Mikroertmės kompleksiniai lazeriai nuo tvarkingų iki netvarkingų būsenų

Tipiškas lazeris susideda iš trijų pagrindinių elementų: siurblio šaltinio, stiprinimo terpės, kuri sustiprina stimuliuojamą spinduliuotę, ir ertmės struktūros, kuri sukuria optinį rezonansą. Kai ertmės dydislazerisyra artimas mikronų ar submikronų lygiui, jis tapo vienu iš dabartinių mokslinių tyrimų taškų akademinėje bendruomenėje: mikroertminiai lazeriai, galintys pasiekti reikšmingą šviesos ir medžiagos sąveiką mažame tūryje. Mikroertmes derinant su sudėtingomis sistemomis, pvz., netaisyklingų ar netvarkingų ertmių ribų įvedimas arba sudėtingų ar netvarkingų darbo terpių įvedimas į mikroertmes, padidės lazerio išėjimo laisvės laipsnis. Fizinės neklonavimo netvarkingų ertmių savybės suteikia daugiamačius lazerio parametrų valdymo metodus ir gali išplėsti jo taikymo galimybes.

Įvairios atsitiktinės sistemosmikroertmės lazeriai
Šiame darbe atsitiktiniai mikroertmių lazeriai pirmą kartą klasifikuojami iš skirtingų ertmių matmenų. Šis skirtumas ne tik pabrėžia unikalias skirtingų matmenų atsitiktinio mikroertmės lazerio išvesties charakteristikas, bet ir paaiškina atsitiktinės mikroertmės dydžio skirtumo pranašumus įvairiose reguliavimo ir taikymo srityse. Trimatė kietojo kūno mikroertmė paprastai turi mažesnį režimo tūrį, todėl pasiekiama stipresnė šviesos ir medžiagos sąveika. Dėl savo trimatės uždaros struktūros šviesos laukas gali būti labai lokalizuotas trijose dimensijose, dažnai naudojant aukštą kokybės koeficientą (Q faktorių). Dėl šių savybių jis tinka didelio tikslumo jutimui, fotonų saugojimui, kvantinės informacijos apdorojimui ir kitoms pažangių technologijų sritims. Atvira dvimatė plonasluoksnė sistema yra ideali platforma netvarkingoms plokštumoms statyti. Kaip dvimatė netvarkinga dielektrinė plokštuma su integruotu stiprėjimu ir sklaida, plonasluoksnė sistema gali aktyviai dalyvauti generuojant atsitiktinį lazerį. Plokščias bangolaidžio efektas palengvina lazerio sujungimą ir surinkimą. Dar labiau sumažinus ertmės matmenis, grįžtamojo ryšio ir stiprinimo terpės integravimas į vienmatį bangolaidį gali slopinti radialinę šviesos sklaidą ir sustiprinti ašinį šviesos rezonansą ir sujungimą. Šis integravimo metodas galiausiai pagerina lazerio generavimo ir sujungimo efektyvumą.

Atsitiktinių mikroertmių lazerių reguliavimo charakteristikos
Daugelis tradicinių lazerių rodiklių, tokių kaip koherencija, slenkstis, išėjimo kryptis ir poliarizacijos charakteristikos, yra pagrindiniai kriterijai, skirti matuoti lazerių išėjimo efektyvumą. Palyginti su įprastais lazeriais su fiksuotomis simetrinėmis ertmėmis, atsitiktinės mikroertmės lazeris suteikia daugiau lankstumo reguliuojant parametrus, o tai atsispindi keliuose matmenyse, įskaitant laiko domeną, spektrinį domeną ir erdvinį domeną, pabrėžiant atsitiktinių mikroertmių lazerio daugiamatį valdymą.

Atsitiktinių mikroertmių lazerių taikymo charakteristikos
Maža erdvinė darna, režimų atsitiktinumas ir jautrumas aplinkai suteikia daug palankių veiksnių stochastinių mikroertmių lazerių taikymui. Pritaikius režimo valdymo ir krypties valdymo atsitiktinio lazerio sprendimą, šis unikalus šviesos šaltinis vis dažniau naudojamas vaizdavimo, medicininės diagnostikos, jutimo, informacinio ryšio ir kitose srityse.
Atsitiktinės mikroertmės lazeris, kaip netvarkingas mikro ir nano mastelio lazeris, yra labai jautrus aplinkos pokyčiams, o jo parametrinės charakteristikos gali reaguoti į įvairius jautrius išorinę aplinką stebinčius indikatorius, tokius kaip temperatūra, drėgmė, pH, skysčio koncentracija, lūžio rodiklis ir kt., sukuriant puikią platformą didelio jautrumo jutiklių programoms realizuoti. Vaizdo srityje idealusšviesos šaltinisturėtų turėti didelį spektrinį tankį, stiprią kryptingą išvestį ir mažą erdvinę darną, kad būtų išvengta trukdžių dėmių efektų. Tyrėjai įrodė atsitiktinių lazerių pranašumus, kad būtų galima perovskite, bioplėvelėje, skystųjų kristalų sklaidytuvuose ir ląstelių audinių nešikliuose vaizduoti be dėmių. Medicininėje diagnostikoje atsitiktinis mikroertmės lazeris gali pernešti išsklaidytą informaciją iš biologinio šeimininko ir buvo sėkmingai pritaikytas aptikti įvairius biologinius audinius, o tai suteikia patogumo neinvazinei medicininei diagnostikai.

Ateityje sisteminga netvarkingų mikroertmių struktūrų ir sudėtingų lazerio generavimo mechanizmų analizė taps išsamesnė. Nuolat tobulėjant medžiagų mokslui ir nanotechnologijoms, tikimasi, kad bus pagaminta daugiau smulkių ir funkcinių netvarkingų mikroertmių struktūrų, kurios turi didelį potencialą skatinant fundamentinius tyrimus ir praktinį pritaikymą.