Lasers complexos de microcavidades de estados ordenados a desordenados

Lasers complexos de microcavidades de estados ordenados a desordenados

Um laser típico consiste em três elementos básicos: uma fonte de bomba, um meio de ganho que amplifica a radiação estimulada e uma estrutura de cavidade que gera uma ressonância óptica. Quando o tamanho da cavidade dolaserestá próximo do nível mícron ou submícron, tornou-se um dos atuais pontos de pesquisa na comunidade acadêmica: lasers de microcavidades, que podem alcançar interação significativa de luz e matéria em um pequeno volume. A combinação de microcavidades com sistemas complexos, como a introdução de limites de cavidade irregulares ou desordenados, ou a introdução de meios de trabalho complexos ou desordenados em microcavidades, aumentará o grau de liberdade da saída do laser. As características físicas de não clonagem de cavidades desordenadas trazem métodos de controle multidimensional dos parâmetros do laser, podendo ampliar seu potencial de aplicação.

Diferentes sistemas aleatórioslasers de microcavidades
Neste artigo, pela primeira vez, lasers de microcavidades aleatórias são classificados em diferentes dimensões de cavidades. Esta distinção não apenas destaca as características únicas de saída do laser de microcavidade aleatória em diferentes dimensões, mas também esclarece as vantagens da diferença de tamanho da microcavidade aleatória em vários campos regulatórios e de aplicação. A microcavidade tridimensional de estado sólido geralmente tem um volume modal menor, conseguindo assim uma interação mais forte entre luz e matéria. Devido à sua estrutura tridimensional fechada, o campo de luz pode ser altamente localizado em três dimensões, muitas vezes com um fator de qualidade elevado (fator Q). Essas características o tornam adequado para detecção de alta precisão, armazenamento de fótons, processamento de informações quânticas e outros campos de tecnologia avançada. O sistema de filme fino bidimensional aberto é uma plataforma ideal para a construção de estruturas planares desordenadas. Como um plano dielétrico desordenado bidimensional com ganho e espalhamento integrados, o sistema de filme fino pode participar ativamente na geração de laser aleatório. O efeito de guia de onda planar facilita o acoplamento e a coleta do laser. Com a dimensão da cavidade ainda mais reduzida, a integração da mídia de feedback e ganho no guia de ondas unidimensional pode suprimir a dispersão da luz radial, ao mesmo tempo que melhora a ressonância e o acoplamento da luz axial. Esta abordagem de integração melhora, em última análise, a eficiência da geração e acoplamento do laser.

Características regulatórias de lasers de microcavidades aleatórias
Muitos indicadores de lasers tradicionais, como coerência, limite, direção de saída e características de polarização, são os critérios-chave para medir o desempenho de saída dos lasers. Comparado com lasers convencionais com cavidades simétricas fixas, o laser de microcavidades aleatórias oferece mais flexibilidade na regulação de parâmetros, que se reflete em múltiplas dimensões, incluindo domínio de tempo, domínio espectral e domínio espacial, destacando a controlabilidade multidimensional do laser de microcavidades aleatórias.

Características de aplicação de lasers de microcavidades aleatórias
Baixa coerência espacial, aleatoriedade de modo e sensibilidade ao ambiente fornecem muitos fatores favoráveis ​​para a aplicação de lasers de microcavidades estocásticas. Com a solução de controle de modo e controle de direção do laser aleatório, esta fonte de luz exclusiva é cada vez mais utilizada em imagens, diagnóstico médico, detecção, comunicação de informações e outros campos.
Como um laser de microcavidades desordenadas em escala micro e nano, o laser de microcavidades aleatórias é muito sensível às mudanças ambientais, e suas características paramétricas podem responder a vários indicadores sensíveis que monitoram o ambiente externo, como temperatura, umidade, pH, concentração de líquido, índice de refração, etc., criando uma plataforma superior para realizar aplicações de detecção de alta sensibilidade. No campo da imagem, o idealfonte de luzdeve ter alta densidade espectral, forte saída direcional e baixa coerência espacial para evitar efeitos de interferência. Os pesquisadores demonstraram as vantagens dos lasers aleatórios para imagens livres de manchas em perovskita, biofilme, dispersores de cristal líquido e transportadores de tecido celular. No diagnóstico médico, o laser de microcavidades aleatórias pode transportar informações dispersas do hospedeiro biológico e tem sido aplicado com sucesso para detectar vários tecidos biológicos, o que proporciona conveniência para diagnóstico médico não invasivo.

No futuro, a análise sistemática de estruturas desordenadas de microcavidades e mecanismos complexos de geração de laser se tornará mais completa. Com o progresso contínuo da ciência dos materiais e da nanotecnologia, espera-se que sejam fabricadas estruturas de microcavidades desordenadas mais finas e funcionais, o que tem grande potencial na promoção de pesquisas básicas e aplicações práticas.