Laser phức hợp khoang vi mô từ trạng thái có trật tự đến trạng thái không có trật tự

Laser phức hợp khoang vi mô từ trạng thái có trật tự đến trạng thái không có trật tự

Một tia laser điển hình bao gồm ba thành phần cơ bản: một nguồn bơm, một môi trường khuếch đại khuếch đại bức xạ kích thích và một cấu trúc khoang tạo ra cộng hưởng quang học. Khi kích thước khoang củatia lazegần với cấp độ micron hoặc dưới micron, nó đã trở thành một trong những điểm nóng nghiên cứu hiện tại trong cộng đồng học thuật: laser khoang vi mô, có thể đạt được tương tác ánh sáng và vật chất đáng kể trong một thể tích nhỏ. Kết hợp các khoang vi mô với các hệ thống phức tạp, chẳng hạn như đưa vào các ranh giới khoang không đều hoặc không có trật tự, hoặc đưa môi trường làm việc phức tạp hoặc không có trật tự vào các khoang vi mô, sẽ làm tăng mức độ tự do của đầu ra laser. Các đặc điểm vật lý không sao chép của các khoang không có trật tự mang lại các phương pháp kiểm soát đa chiều các thông số laser và có thể mở rộng tiềm năng ứng dụng của nó.

Các hệ thống ngẫu nhiên khác nhaulaser khoang vi mô
Trong bài báo này, laser microcavity ngẫu nhiên được phân loại theo các kích thước khoang khác nhau lần đầu tiên. Sự khác biệt này không chỉ làm nổi bật các đặc điểm đầu ra độc đáo của laser microcavity ngẫu nhiên ở các kích thước khác nhau mà còn làm rõ các lợi thế của sự khác biệt về kích thước của microcavity ngẫu nhiên trong nhiều lĩnh vực ứng dụng và quy định khác nhau. Microcavity trạng thái rắn ba chiều thường có thể tích chế độ nhỏ hơn, do đó đạt được tương tác ánh sáng và vật chất mạnh hơn. Do cấu trúc khép kín ba chiều của nó, trường ánh sáng có thể được định vị cao trong ba chiều, thường có hệ số chất lượng cao (hệ số Q). Những đặc điểm này làm cho nó phù hợp với cảm biến có độ chính xác cao, lưu trữ photon, xử lý thông tin lượng tử và các lĩnh vực công nghệ tiên tiến khác. Hệ thống màng mỏng hai chiều mở là nền tảng lý tưởng để xây dựng các cấu trúc phẳng không có trật tự. Là một mặt phẳng điện môi không có trật tự hai chiều với độ khuếch đại và tán xạ tích hợp, hệ thống màng mỏng có thể tham gia tích cực vào quá trình tạo ra laser ngẫu nhiên. Hiệu ứng ống dẫn sóng phẳng giúp ghép nối và thu thập laser dễ dàng hơn. Với kích thước khoang được giảm thêm, việc tích hợp phương tiện phản hồi và khuếch đại vào ống dẫn sóng một chiều có thể ngăn chặn sự tán xạ ánh sáng xuyên tâm trong khi tăng cường cộng hưởng ánh sáng trục và ghép nối. Phương pháp tích hợp này cuối cùng cải thiện hiệu quả của việc tạo ra và ghép nối laser.

Đặc điểm quy định của laser vi khoang ngẫu nhiên
Nhiều chỉ số của laser truyền thống, chẳng hạn như tính nhất quán, ngưỡng, hướng đầu ra và đặc điểm phân cực, là các tiêu chí chính để đo hiệu suất đầu ra của laser. So với laser thông thường có khoang đối xứng cố định, laser microcavity ngẫu nhiên cung cấp tính linh hoạt hơn trong việc điều chỉnh tham số, được phản ánh trong nhiều chiều bao gồm miền thời gian, miền phổ và miền không gian, làm nổi bật khả năng điều khiển đa chiều của laser microcavity ngẫu nhiên.

Đặc điểm ứng dụng của laser vi khoang ngẫu nhiên
Độ đồng nhất không gian thấp, chế độ ngẫu nhiên và độ nhạy với môi trường cung cấp nhiều yếu tố thuận lợi cho ứng dụng laser vi khoang ngẫu nhiên. Với giải pháp điều khiển chế độ và điều khiển hướng của laser ngẫu nhiên, nguồn sáng độc đáo này ngày càng được sử dụng trong hình ảnh, chẩn đoán y tế, cảm biến, truyền thông thông tin và các lĩnh vực khác.
Là một laser vi khoang không theo trật tự ở quy mô micro và nano, laser vi khoang ngẫu nhiên rất nhạy cảm với những thay đổi của môi trường và các đặc điểm tham số của nó có thể phản ứng với nhiều chỉ số nhạy cảm khác nhau theo dõi môi trường bên ngoài, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, nồng độ chất lỏng, chiết suất, v.v., tạo ra một nền tảng vượt trội để hiện thực hóa các ứng dụng cảm biến có độ nhạy cao. Trong lĩnh vực hình ảnh, lý tưởngnguồn sángphải có mật độ phổ cao, đầu ra định hướng mạnh và độ kết hợp không gian thấp để ngăn ngừa hiệu ứng nhiễu đốm. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh lợi thế của laser ngẫu nhiên để chụp ảnh không đốm trong perovskite, màng sinh học, chất phân tán tinh thể lỏng và chất mang mô tế bào. Trong chẩn đoán y khoa, laser vi khoang ngẫu nhiên có thể mang thông tin phân tán từ vật chủ sinh học và đã được ứng dụng thành công để phát hiện nhiều mô sinh học khác nhau, mang lại sự tiện lợi cho chẩn đoán y khoa không xâm lấn.

Trong tương lai, phân tích có hệ thống các cấu trúc vi khoang hỗn loạn và cơ chế tạo laser phức tạp sẽ trở nên hoàn thiện hơn. Với sự tiến bộ liên tục của khoa học vật liệu và công nghệ nano, dự kiến ​​sẽ sản xuất được nhiều cấu trúc vi khoang hỗn loạn tinh vi và chức năng hơn, có tiềm năng lớn trong việc thúc đẩy nghiên cứu cơ bản và ứng dụng thực tế.