Komplexe Mikrokavitätslaser vom geordneten zum ungeordneten Zustand

Komplexe Mikrokavitätslaser vom geordneten zum ungeordneten Zustand

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 derLaserliegt nahe am Mikrometer- oder Submikrometer-Niveau und hat sich zu einem der aktuellen Forschungsschwerpunkte in der akademischen Gemeinschaft entwickelt: Mikrokavitätslaser, die in einem kleinen Volumen eine signifikante Wechselwirkung zwischen Licht und Materie erreichen können. Durch die Kombination von Mikrokavitäten mit komplexen Systemen, beispielsweise durch die Einführung unregelmäßiger oder ungeordneter Kavitätsgrenzen oder die Einführung komplexer oder ungeordneter Arbeitsmedien in Mikrokavitäten, wird der Freiheitsgrad der Laserleistung erhöht. Die physikalischen, nicht klonenden Eigenschaften ungeordneter Hohlräume ermöglichen mehrdimensionale Kontrollmethoden für Laserparameter und können ihr Anwendungspotenzial erweitern.

Verschiedene ZufallssystemeMikrokavitätslaser
In dieser Arbeit werden Zufalls-Mikrokavitätslaser erstmals anhand unterschiedlicher Kavitätsdimensionen klassifiziert. Diese Unterscheidung hebt nicht nur die einzigartigen Ausgangseigenschaften des Zufalls-Mikrokavitätslasers in verschiedenen Dimensionen hervor, sondern verdeutlicht auch die Vorteile des Größenunterschieds der Zufalls-Mikrokavität in verschiedenen Regulierungs- und Anwendungsbereichen. Der dreidimensionale Festkörper-Mikrohohlraum weist in der Regel ein kleineres Modenvolumen auf, wodurch eine stärkere Licht- und Materiewechselwirkung erreicht wird. Aufgrund seiner dreidimensionalen geschlossenen Struktur kann das Lichtfeld dreidimensional stark lokalisiert werden, oft mit einem hohen Qualitätsfaktor (Q-Faktor). Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für hochpräzise Sensorik, Photonenspeicherung, Quanteninformationsverarbeitung und andere fortschrittliche Technologiebereiche. 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 teilnehmen. Der planare Wellenleitereffekt erleichtert die Laserkopplung und -sammlung. Bei einer weiteren Reduzierung der Hohlraumabmessungen 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 Zufalls-Mikrokavitätslasern
Viele Indikatoren herkömmlicher Laser, wie Kohärenz, Schwellenwert, Ausgangsrichtung und Polarisationseigenschaften, sind die Schlüsselkriterien zur Messung der Ausgangsleistung von Lasern. Im Vergleich zu herkömmlichen Lasern mit festen symmetrischen Hohlräumen bietet der Zufalls-Mikrokavitätslaser mehr Flexibilität bei der Parameterregulierung, was sich in mehreren Dimensionen widerspiegelt, einschließlich Zeitdomäne, Spektraldomäne und räumlicher Domäne, was die mehrdimensionale Steuerbarkeit des Zufalls-Mikrokavitätslasers hervorhebt.

Anwendungseigenschaften von Zufalls-Mikrokavitätslasern
Geringe räumliche Kohärenz, Modenzufälligkeit und Empfindlichkeit gegenüber der Umgebung bieten viele günstige Faktoren für die Anwendung stochastischer Mikrokavitätslaser. Mit der Lösung der Modussteuerung und Richtungssteuerung von Zufallslasern wird diese einzigartige Lichtquelle zunehmend in der Bildgebung, medizinischen Diagnose, Sensorik, Informationskommunikation und anderen Bereichen eingesetzt.
Als ungeordneter Mikrokavitätslaser im Mikro- und Nanomaßstab reagiert der Zufallsmikrokavitätslaser sehr empfindlich auf Umweltveränderungen und seine parametrischen Eigenschaften können auf verschiedene empfindliche Indikatoren reagieren, die die äußere Umgebung überwachen, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, pH-Wert, Flüssigkeitskonzentration, B. Brechungsindex usw., wodurch eine überlegene Plattform für die Realisierung hochempfindlicher Sensoranwendungen geschaffen wird. Im Bereich der Bildgebung das IdealLichtquellesollten eine hohe spektrale Dichte, eine starke gerichtete Ausgabe und eine geringe räumliche Kohärenz aufweisen, um Interferenz-Speckle-Effekte zu verhindern. Die Forscher demonstrierten die Vorteile von Zufallslasern für die specklefreie Bildgebung in Perowskit, Biofilm, Flüssigkristallstreuern und Zellgewebeträgern. In der medizinischen Diagnose kann ein Zufalls-Mikrokavitätslaser verstreute Informationen von einem biologischen Wirt übertragen und wurde erfolgreich zur Erkennung verschiedener biologischer Gewebe eingesetzt, was die nicht-invasive medizinische Diagnose vereinfacht.

In Zukunft wird die systematische Analyse ungeordneter Mikrokavitätsstrukturen und komplexer Lasererzeugungsmechanismen umfassender. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Materialwissenschaft und Nanotechnologie wird erwartet, dass feinere und funktionellere ungeordnete Mikrokavitätsstrukturen hergestellt werden, was ein großes Potenzial für die Förderung der Grundlagenforschung und praktischer Anwendungen bietet.