Lasers complexos de microcavidade de estados ordenados a desordenados

Lasers complexos de microcavidade de estados ordenados a desordenados

Um laser típico consiste em três elementos básicos: uma fonte de bombeamento, um meio de ganho que amplifica a radiação estimulada e uma estrutura de cavidade que gera uma ressonância óptica. Quando o tamanho da cavidade dolaserAproximando-se do nível micrométrico ou submicrométrico, tornou-se um dos focos de pesquisa atuais na comunidade acadêmica: lasers de microcavidade, que podem alcançar interação significativa entre 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 das cavidades desordenadas proporcionam métodos de controle multidimensionais dos parâmetros do laser e podem expandir seu potencial de aplicação.

Diferentes sistemas de aleatórioslasers de microcavidade
Neste artigo, lasers de microcavidade aleatória são classificados pela primeira vez a partir de diferentes dimensões de cavidade. Essa 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 possui um volume modal menor, alcançando 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, frequentemente com um alto fator de qualidade (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 planas desordenadas. Como um plano dielétrico bidimensional desordenado com ganho e espalhamento integrados, o sistema de filme fino pode participar ativamente da geração do 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 dos meios de feedback e ganho no guia de ondas unidimensional pode suprimir o espalhamento radial da luz, ao mesmo tempo em que melhora a ressonância e o acoplamento da luz axial. Essa abordagem de integração, em última análise, melhora a eficiência da geração e do acoplamento do laser.

Características regulatórias de lasers de microcavidade aleatória
Muitos indicadores de lasers tradicionais, como coerência, limiar, direção de saída e características de polarização, são os principais critérios para medir o desempenho de saída dos lasers. Comparado aos lasers convencionais com cavidades simétricas fixas, o laser de microcavidade aleatória oferece maior flexibilidade na regulação de parâmetros, o que se reflete em múltiplas dimensões, incluindo domínio temporal, domínio espectral e domínio espacial, destacando a controlabilidade multidimensional do laser de microcavidade aleatória.

Características de aplicação de lasers de microcavidade aleatória
Baixa coerência espacial, aleatoriedade de modo e sensibilidade ao ambiente proporcionam muitos fatores favoráveis ​​à aplicação de lasers de microcavidade estocástica. Com a solução de controle de modo e direção do laser aleatório, essa fonte de luz única é cada vez mais utilizada em imagens, diagnóstico médico, sensoriamento, comunicação de informações e outras áreas.
Sendo um laser de microcavidade desordenada em micro e nanoescala, o laser de microcavidade aleatória é muito sensível a mudanças ambientais, e suas características paramétricas podem responder a diversos indicadores sensíveis que monitoram o ambiente externo, como temperatura, umidade, pH, concentração de líquido, índice de refração, etc., criando uma plataforma superior para a realização de 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 de speckle. Os pesquisadores demonstraram as vantagens dos lasers aleatórios para imagens sem speckle em perovskita, biofilme, dispersores de cristal líquido e portadores de tecido celular. No diagnóstico médico, o laser de microcavidade aleatória pode transportar informações dispersas do hospedeiro biológico e tem sido aplicado com sucesso na detecção de diversos tecidos biológicos, o que proporciona conveniência para o diagnóstico médico não invasivo.

No futuro, a análise sistemática de estruturas de microcavidades desordenadas 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 estruturas de microcavidades desordenadas mais finas e funcionais sejam fabricadas, o que tem grande potencial para promover a pesquisa básica e aplicações práticas.