Микрополостные комплексные лазеры из упорядоченных в неупорядоченные состояния
Типичный лазер состоит из трёх основных элементов: источника накачки, активной среды, усиливающей стимулированное излучение, и резонаторной структуры, генерирующей оптический резонанс. При увеличении размера резонаторалазерБлизкий к микронному или субмикронному уровню, он стал одним из актуальных направлений исследований в академическом сообществе: микрорезонаторные лазеры, способные обеспечить значительное взаимодействие света и вещества в малом объёме. Сочетание микрорезонаторов со сложными системами, например, введение нерегулярных или неупорядоченных границ резонаторов или введение в микрорезонаторы сложной или неупорядоченной рабочей среды, увеличит степень свободы лазерного излучения. Физическая неклонируемость неупорядоченных резонаторов открывает возможности многомерного управления параметрами лазера и может расширить его прикладной потенциал.
Различные системы случайных чиселмикрополостные лазеры
В данной статье впервые классифицируются случайные микрорезонаторные лазеры по размерам резонаторов. Это различие не только подчеркивает уникальные выходные характеристики случайного микрорезонаторного лазера в различных измерениях, но и проясняет преимущества разницы в размерах случайного микрорезонатора в различных областях регулирования и применения. Трёхмерный твердотельный микрорезонатор обычно имеет меньший модовый объём, что обеспечивает более сильное взаимодействие света и вещества. Благодаря своей трёхмерной замкнутой структуре световое поле может быть локализовано в трёх измерениях, часто с высокой добротностью (Q-фактором). Эти характеристики делают его пригодным для высокоточного зондирования, хранения фотонов, квантовой обработки информации и других областей передовых технологий. Открытая двумерная тонкоплёночная система является идеальной платформой для построения неупорядоченных планарных структур. Будучи двумерной неупорядоченной диэлектрической плоскостью с интегрированным усилением и рассеянием, тонкоплёночная система может активно участвовать в генерации случайного лазера. Эффект планарного волновода упрощает соединение и сбор лазерного излучения. При дальнейшем уменьшении размера резонатора интеграция сред обратной связи и усиления в одномерный волновод может подавить радиальное рассеяние света, одновременно усиливая осевой световой резонанс и взаимодействие. Такой подход к интеграции в конечном итоге повышает эффективность генерации и взаимодействия лазерного излучения.
Регуляторные характеристики случайных микрорезонаторных лазеров
Многие характеристики традиционных лазеров, такие как когерентность, порог, направление выходного излучения и поляризационные характеристики, являются ключевыми критериями для оценки выходных характеристик лазеров. По сравнению с традиционными лазерами с фиксированными симметричными резонаторами, лазер со случайными микрорезонаторами обеспечивает большую гибкость в регулировании параметров, что отражается в различных измерениях, включая временную, спектральную и пространственную области, что подчёркивает многомерную управляемость лазера со случайными микрорезонаторами.
Характеристики применения случайных микрорезонаторных лазеров
Низкая пространственная когерентность, случайность мод и чувствительность к окружающей среде создают множество благоприятных факторов для применения стохастических микрорезонаторных лазеров. Благодаря решению задач управления модами и направлением случайного лазера этот уникальный источник света находит всё более широкое применение в визуализации, медицинской диагностике, сенсорике, информационно-коммуникационных системах и других областях.
Будучи неупорядоченным микрорезонаторным лазером микро- и наномасштаба, случайный микрорезонаторный лазер 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 высокочувствительных сенсорных приложений. В области визуализации идеальныйисточник светаДля предотвращения интерференционных спекл-эффектов необходимо иметь высокую спектральную плотность, мощный направленный выход и низкую пространственную когерентность. Исследователи продемонстрировали преимущества случайных лазеров для получения изображений без спекл-эффектов в перовскитах, биопленках, жидкокристаллических рассеивателях и носителях клеточных тканей. В медицинской диагностике случайный микрорезонаторный лазер может переносить рассеянную информацию от биологического хозяина и успешно применяется для обнаружения различных биологических тканей, что обеспечивает удобство неинвазивной медицинской диагностики.
В будущем систематический анализ неупорядоченных микрополостных структур и сложных механизмов лазерной генерации станет более полным. По мере непрерывного развития материаловедения и нанотехнологий ожидается создание более тонких и функциональных неупорядоченных микрополостных структур, что имеет большой потенциал для развития фундаментальных исследований и практических приложений.
Время публикации: 05 ноября 2024 г.