Mikrokavitätskomplexlaser von geordneten zu ungeordneten Zuständen

Mikrokavitätskomplexlaser von geordneten zu ungeordneten Zuständen

Ein typischer Laser besteht aus drei Grundelementen: einer Pumpquelle, einem Verstärkungsmedium, das die stimulierte Strahlung verstärkt, und einer Hohlraumstruktur, die eine optische Resonanz erzeugt. Wenn die Hohlraumgröße desLaserMikrokavitätenlaser liegen im Mikrometer- oder Submikrometerbereich und sind zu einem der aktuellen Forschungsschwerpunkte in der akademischen Gemeinschaft geworden. Sie ermöglichen signifikante Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie in einem kleinen Volumen. Die Kombination von Mikrokavitäten mit komplexen Systemen, wie z. B. die Einführung unregelmäßiger oder ungeordneter Kavitätengrenzen oder die Einbringung komplexer oder ungeordneter Arbeitsmedien in die Mikrokavitäten, erhöht den Freiheitsgrad der Laserleistung. Die physikalischen Eigenschaften ungeordneter Kavitäten ermöglichen mehrdimensionale Steuerungsmethoden für Laserparameter und erweitern so ihr Anwendungspotenzial.

Verschiedene ZufallssystemeMikrokavitätslaser
In dieser Arbeit werden Zufalls-Mikrokavitätslaser erstmals nach verschiedenen Kavitätsdimensionen klassifiziert. Diese Unterscheidung unterstreicht nicht nur die einzigartigen Ausgangseigenschaften von Zufalls-Mikrokavitätslasern in verschiedenen Dimensionen, sondern verdeutlicht auch die Vorteile der Größenunterschiede von Zufalls-Mikrokavitäten in verschiedenen regulatorischen und Anwendungsbereichen. Dreidimensionale Festkörper-Mikrokavitäten weisen üblicherweise ein kleineres Modenvolumen auf, wodurch eine stärkere Wechselwirkung zwischen Licht und Materie erreicht wird. Dank ihrer dreidimensionalen, geschlossenen Struktur lässt sich das Lichtfeld in drei Dimensionen präzise lokalisieren, oft mit einem hohen Qualitätsfaktor (Q-Faktor). Diese Eigenschaften machen sie für hochpräzise Sensorik, Photonenspeicherung, Quanteninformationsverarbeitung und andere fortschrittliche Technologiefelder geeignet. Das offene, zweidimensionale Dünnschichtsystem ist eine ideale Plattform für den Aufbau ungeordneter planarer Strukturen. Als zweidimensionale, ungeordnete dielektrische Ebene mit integrierter Verstärkung und Streuung kann das Dünnschichtsystem aktiv an der Erzeugung von Zufallslasern beteiligt sein. Der planare Wellenleitereffekt erleichtert die Laserkopplung und -sammlung. Durch die weitere Reduzierung der Hohlraumabmessung kann die Integration von Rückkopplungs- und Verstärkungsmedien in den eindimensionalen Wellenleiter die radiale Lichtstreuung unterdrücken und gleichzeitig die axiale Lichtresonanz und -kopplung verbessern. Dieser Integrationsansatz verbessert letztendlich die Effizienz der Lasererzeugung und -kopplung.

Regulatorische Eigenschaften von Zufallsmikrokavitätslasern
Viele Indikatoren herkömmlicher Laser, wie Kohärenz, Schwelle, Ausgangsrichtung und Polarisationseigenschaften, sind die wichtigsten Kriterien zur Messung der Ausgangsleistung von Lasern. Im Vergleich zu herkömmlichen Lasern mit festen symmetrischen Resonatoren bietet der Random-Microcavity-Laser mehr Flexibilität bei der Parameterregelung, was sich in mehreren Dimensionen widerspiegelt, darunter im Zeit-, Spektral- und Raumbereich, was die mehrdimensionale Steuerbarkeit des Random-Microcavity-Lasers unterstreicht.

Anwendungsmerkmale von Random-Microcavity-Lasern
Geringe räumliche Kohärenz, zufällige Moden und die Empfindlichkeit gegenüber der Umgebung begünstigen die Anwendung stochastischer Mikrokavitätslaser. Dank der Lösung zur Moden- und Richtungskontrolle von Zufallslasern findet diese einzigartige Lichtquelle zunehmend Anwendung in der Bildgebung, der medizinischen Diagnostik, der Sensorik, der Informationskommunikation und anderen Bereichen.
Als ungeordneter Mikrokavitätslaser im Mikro- und Nanomaßstab reagiert der Zufalls-Mikrokavitätslaser sehr empfindlich auf Umweltveränderungen. Seine parametrischen Eigenschaften können auf verschiedene empfindliche Indikatoren reagieren, die die äußere Umgebung überwachen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert, Flüssigkeitskonzentration, Brechungsindex usw. Dies schafft eine hervorragende Plattform für die Realisierung hochempfindlicher Sensoranwendungen. Im Bereich der Bildgebung ist die idealeLichtquelleSie sollten eine hohe spektrale Dichte, eine starke gerichtete Leistung und eine geringe räumliche Kohärenz aufweisen, um Interferenz-Speckle-Effekte zu vermeiden. Die Forscher demonstrierten die Vorteile von Zufallslasern für die specklefreie Bildgebung in Perowskit, Biofilm, Flüssigkristallstreuern und Zellgewebeträgern. In der medizinischen Diagnostik können Zufallsmikrokavitätslaser gestreute Informationen von biologischen Wirten übertragen und wurden erfolgreich zur Erkennung verschiedener biologischer Gewebe eingesetzt, was die nicht-invasive medizinische Diagnostik erleichtert.

In Zukunft wird die systematische Analyse ungeordneter Mikrokavitätenstrukturen und komplexer Lasererzeugungsmechanismen umfassender werden. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt in Materialwissenschaft und Nanotechnologie ist zu erwarten, dass feinere und funktionalere ungeordnete Mikrokavitätenstrukturen hergestellt werden können. Dies birgt großes Potenzial für die Grundlagenforschung und praktische Anwendung.