Микрорезонаторные сложные лазеры, переходящие из упорядоченного состояния в неупорядоченное.

Микрорезонаторные сложные лазеры, переходящие из упорядоченного состояния в неупорядоченное.

Типичный лазер состоит из трех основных элементов: источника накачки, активной среды, усиливающей стимулированное излучение, и резонаторной структуры, генерирующей оптический резонанс. Когда размер резонаторалазерПоскольку размер микрорезонаторов близок к микронному или субмикронному уровню, микрорезонаторные лазеры стали одним из актуальных направлений исследований в академическом сообществе, позволяющим достичь значительного взаимодействия света и вещества в малом объеме. Сочетание микрорезонаторов со сложными системами, такими как введение нерегулярных или неупорядоченных границ резонаторов или введение сложных или неупорядоченных рабочих сред в микрорезонаторы, увеличивает степень свободы лазерного излучения. Физические характеристики неупорядоченных резонаторов, исключающие клонирование, позволяют использовать многомерные методы управления параметрами лазера и расширяют его потенциал применения.

Различные системы случайныхмикрорезонаторные лазеры
В данной работе впервые проведена классификация случайных микрорезонаторных лазеров по различным размерам резонатора. Это различие не только подчеркивает уникальные выходные характеристики случайных микрорезонаторных лазеров в разных измерениях, но и объясняет преимущества разницы в размерах случайных микрорезонаторов в различных областях регулирования и применения. Трехмерный твердотельный микрорезонатор обычно имеет меньший объем моды, что обеспечивает более сильное взаимодействие света и вещества. Благодаря своей трехмерной замкнутой структуре световое поле может быть сильно локализовано в трех измерениях, часто с высоким коэффициентом качества (Q-фактором). Эти характеристики делают его подходящим для высокоточного зондирования, хранения фотонов, обработки квантовой информации и других передовых технологических областей. Открытая двухмерная тонкопленочная система является идеальной платформой для построения неупорядоченных планарных структур. Как двухмерная неупорядоченная диэлектрическая плоскость с интегрированным усилением и рассеянием, тонкопленочная система может активно участвовать в генерации случайного лазера. Эффект планарного волновода облегчает связь и сбор лазерного излучения. При дальнейшем уменьшении размеров резонатора интеграция сред обратной связи и усиления в одномерный волновод позволяет подавлять радиальное рассеяние света, одновременно усиливая осевой резонанс света и связь. Такой подход к интеграции в конечном итоге повышает эффективность генерации и связи лазерного излучения.

Нормативно-правовые характеристики лазеров со случайной микрорезонаторной структурой
Многие показатели традиционных лазеров, такие как когерентность, пороговое значение, направление излучения и поляризационные характеристики, являются ключевыми критериями для оценки выходных характеристик лазеров. По сравнению с обычными лазерами с фиксированными симметричными резонаторами, лазер со случайным микрорезонатором обеспечивает большую гибкость в регулировании параметров, что отражается в многомерном аспекте, включая временную, спектральную и пространственную области, подчеркивая многомерную управляемость лазера со случайным микрорезонатором.

Характеристики применения лазеров со случайной микрорезонаторной структурой
Низкая пространственная когерентность, случайность мод и чувствительность к окружающей среде обеспечивают множество благоприятных факторов для применения стохастических микрорезонаторных лазеров. Благодаря решению проблемы управления модами и направлением излучения случайного лазера, этот уникальный источник света все чаще используется в визуализации, медицинской диагностике, сенсорике, информационно-коммуникационных технологиях и других областях.
В качестве неупорядоченного микрорезонаторного лазера в микро- и наномасштабе, случайный микрорезонаторный лазер очень чувствителен к изменениям окружающей среды, а его параметрические характеристики позволяют реагировать на различные чувствительные показатели, отслеживаемые внешней средой, такие как температура, влажность, pH, концентрация жидкости, показатель преломления и т. д., создавая превосходную платформу для реализации высокочувствительных сенсорных приложений. В области визуализации это идеальный вариант.источник светаДля предотвращения интерференционных спекл-эффектов лазер должен обладать высокой спектральной плотностью, сильным направленным излучением и низкой пространственной когерентностью. Исследователи продемонстрировали преимущества случайных лазеров для получения изображений без спеклов в перовските, биопленке, жидкокристаллических рассеивателях и носителях клеточных тканей. В медицинской диагностике случайный микрорезонаторный лазер может передавать рассеянную информацию от биологического организма и успешно применяется для обнаружения различных биологических тканей, что обеспечивает удобство неинвазивной медицинской диагностики.

В будущем систематический анализ неупорядоченных микрорезонаторных структур и сложных механизмов генерации лазерного излучения станет более полным. Ожидается, что с непрерывным прогрессом материаловедения и нанотехнологий будет создано больше тонких и функциональных неупорядоченных микрорезонаторных структур, что откроет большие возможности для развития фундаментальных исследований и практического применения.