Лазеры со сложными микрорезонаторами от упорядоченного состояния к неупорядоченному

Лазеры со сложными микрорезонаторами от упорядоченного состояния к неупорядоченному

Типичный лазер состоит из трех основных элементов: источника накачки, усиливающей среды, усиливающей стимулированное излучение, и структуры резонатора, генерирующей оптический резонанс. Когда размер полостилазерблизок к микронному или субмикронному уровню, он стал одной из горячих точек исследований в академическом сообществе: лазеры на микрорезонаторах, которые могут обеспечить значительное взаимодействие света и материи в небольшом объеме. Объединение микрорезонаторов со сложными системами, например введение нерегулярных или неупорядоченных границ полостей или введение в микрополости сложных или неупорядоченных рабочих сред, увеличит степень свободы выходного сигнала лазера. Физические характеристики неклонирования неупорядоченных полостей открывают возможности многомерного контроля параметров лазера и могут расширить потенциал его применения.

Различные системы случайныхмикрорезонаторные лазеры
В этой статье впервые классифицируются лазеры со случайными микрорезонаторами по разным размерам резонаторов. Это различие не только подчеркивает уникальные выходные характеристики лазера со случайными микрорезонаторами в разных размерах, но также поясняет преимущества разницы в размерах случайного микрорезонатора в различных областях регулирования и применения. Трехмерный твердотельный микрорезонатор обычно имеет меньший модовый объем, что обеспечивает более сильное взаимодействие света и вещества. Благодаря своей трехмерной замкнутой структуре световое поле может быть четко локализовано в трех измерениях, часто с высокой добротностью (добротностью). Эти характеристики делают его подходящим для высокоточного зондирования, хранения фотонов, квантовой обработки информации и других областей передовых технологий. Открытая двумерная тонкопленочная система является идеальной платформой для создания неупорядоченных плоских структур. Будучи двумерной неупорядоченной диэлектрической плоскостью с интегрированным усилением и рассеянием, тонкопленочная система может активно участвовать в генерации случайного лазера. Эффект плоского волновода упрощает соединение и сбор лазера. При дальнейшем уменьшении размеров резонатора интеграция средств обратной связи и усиления в одномерный волновод может подавить радиальное рассеяние света, одновременно улучшая осевой световой резонанс и связь. Такой подход к интеграции в конечном итоге повышает эффективность лазерной генерации и связи.

Нормативные характеристики лазеров со случайными микрорезонаторами
Многие показатели традиционных лазеров, такие как когерентность, порог, направление выходного сигнала и характеристики поляризации, являются ключевыми критериями для измерения выходных характеристик лазеров. По сравнению с обычными лазерами с фиксированными симметричными полостями, лазер со случайными микрорезонаторами обеспечивает большую гибкость в регулировании параметров, что отражается во многих измерениях, включая временную область, спектральную область и пространственную область, что подчеркивает многомерную управляемость лазера со случайными микрорезонаторами.

Характеристики применения лазеров со случайными микрорезонаторами
Низкая пространственная когерентность, хаотичность мод и чувствительность к окружающей среде обеспечивают множество благоприятных факторов для применения стохастических лазеров с микрорезонаторами. Благодаря решению управления режимом и направлением случайного лазера этот уникальный источник света все чаще используется в визуализации, медицинской диагностике, зондировании, передаче информации и других областях.
Являясь неупорядоченным лазером с микрорезонаторами в микро- и наномасштабе, лазер со случайными микрорезонаторами очень чувствителен к изменениям окружающей среды, а его параметрические характеристики могут реагировать на различные чувствительные индикаторы, контролирующие внешнюю среду, такие как температура, влажность, pH, концентрация жидкости, показатель преломления и т. д., создавая превосходную платформу для реализации приложений с высокой чувствительностью. В области визуализации идеалисточник светадолжен иметь высокую спектральную плотность, сильный направленный выходной сигнал и низкую пространственную когерентность для предотвращения интерференционных спекл-эффектов. Исследователи продемонстрировали преимущества случайных лазеров для получения изображений без пятен в перовските, биопленках, жидкокристаллических рассеивателях и носителях клеточных тканей. В медицинской диагностике случайный микрорезонаторный лазер может передавать разрозненную информацию от биологического хозяина и успешно применяется для обнаружения различных биологических тканей, что обеспечивает удобство неинвазивной медицинской диагностики.

В будущем систематический анализ неупорядоченных микрорезонаторных структур и сложных механизмов лазерной генерации станет более полным. Ожидается, что благодаря постоянному прогрессу материаловедения и нанотехнологий будет создаваться более тонкие и функциональные неупорядоченные микрорезонаторные структуры, что имеет большой потенциал для продвижения фундаментальных исследований и практического применения.