Мікрарэзанатарныя складаныя лазеры ад упарадкаваных да неўпарадкаваных станаў
Тыповы лазер складаецца з трох асноўных элементаў: крыніцы накачкі, асяроддзя ўзмацнення, якое ўзмацняе вымушанае выпраменьванне, і рэзанатара, які генеруе аптычны рэзананс. Калі памер рэзанатаралазерПаколькі ўзровень узроўню блізкі да мікроннага або субмікроннага, ён стаў адным з актуальных даследчых напрамкаў у акадэмічнай супольнасці: мікрарэзанаторныя лазеры, якія дазваляюць дасягнуць значнага ўзаемадзеяння святла і рэчыва ў невялікім аб'ёме. Спалучэнне мікрарэзанатораў са складанымі сістэмамі, такімі як увядзенне нерэгулярных або неўпарадкаваных межаў рэзанатараў, або ўвядзенне складаных або неўпарадкаваных рабочых асяроддзяў у мікрарэзанатары, павялічыць ступень свабоды лазернага выпраменьвання. Фізічныя характарыстыкі некланіравання неўпарадкаваных рэзанатараў дазваляюць выкарыстоўваць шматмерныя метады кіравання параметрамі лазера і могуць пашырыць патэнцыял яго прымянення.
Розныя сістэмы выпадковагамікрарэзанаторныя лазеры
У гэтай працы ўпершыню класіфікуюцца лазеры з выпадковымі мікрарэзанаторамі па розных памерах рэзанатараў. Гэта адрозненне не толькі падкрэслівае унікальныя выходныя характарыстыкі лазера з выпадковымі мікрарэзанаторамі ў розных памерах, але і тлумачыць перавагі розніцы ў памерах рэзанатара ў розных рэгуляцыйных і прыкладных галінах. Трохмерны цвёрдацельны мікрарэзанатор звычайна мае меншы аб'ём моды, што дазваляе дасягнуць больш моцнага ўзаемадзеяння святла і рэчыва. Дзякуючы сваёй трохмернай замкнёнай структуры, светлавое поле можа быць высока лакалізавана ў трох вымярэннях, часта з высокім каэфіцыентам якасці (Q-фактарам). Гэтыя характарыстыкі робяць яго прыдатным для высокадакладных датчыкаў, захоўвання фатонаў, апрацоўкі квантавай інфармацыі і іншых перадавых тэхналагічных абласцей. Адкрытая двухмерная тонкаплёнкавая сістэма з'яўляецца ідэальнай платформай для пабудовы неўпарадкаваных плоскіх структур. Як двухмерная неўпарадкаваная дыэлектрычная плоскасць з інтэграваным узмацненнем і рассейваннем, тонкаплёнкавая сістэма можа актыўна ўдзельнічаць у генерацыі выпадковага лазера. Эфект планарнага хвалявода спрашчае сувязь і збор лазера. Пры далейшым памяншэнні памеру рэзанатара інтэграцыя асяроддзяў зваротнай сувязі і ўзмацнення ў аднамерны хвалявод можа падавіць радыяльнае рассейванне святла, адначасова ўзмацняючы восевы рэзананс святла і сувязь. Такі падыход да інтэграцыі ў канчатковым выніку паляпшае эфектыўнасць генерацыі і сувязі лазера.
Рэгуляторныя характарыстыкі лазераў з выпадковымі мікрарэзанаторамі
Шматлікія паказчыкі традыцыйных лазераў, такія як кагерэнтнасць, парог, кірунак выхаднога выпраменьвання і характарыстыкі палярызацыі, з'яўляюцца ключавымі крытэрыямі для вымярэння выходнай прадукцыйнасці лазераў. У параўнанні з традыцыйнымі лазерамі з фіксаванымі сіметрычнымі рэзанатарамі, лазер з выпадковымі мікрарэзанатарамі забяспечвае большую гнуткасць у рэгуляванні параметраў, што адлюстроўваецца ў некалькіх вымярэннях, уключаючы часовую вобласць, спектральную вобласць і прасторавую вобласць, што падкрэслівае шматмерную кіравальнасць лазера з выпадковымі мікрарэзанатарамі.
Характарыстыкі прымянення лазераў з выпадковымі мікрарэзанаторамі
Нізкая прасторавая кагерэнтнасць, выпадковасць мод і адчувальнасць да навакольнага асяроддзя ствараюць шмат спрыяльных фактараў для прымянення стахастычных мікрарэзанаторных лазераў. Дзякуючы вырашэнню праблемы кіравання модамі і кірункамі выпадковага лазера, гэтая ўнікальная крыніца святла ўсё часцей выкарыстоўваецца ў візуалізацыі, медыцынскай дыягностыцы, датчыках, інфармацыйнай сувязі і іншых галінах.
Як неўпарадкаваны мікрарэзанаторны лазер мікра- і нанамаштабу, выпадковы мікрарэзанаторны лазер вельмі адчувальны да змен навакольнага асяроддзя, і яго параметрычныя характарыстыкі могуць рэагаваць на розныя адчувальныя паказчыкі, якія кантралююць знешняе асяроддзе, такія як тэмпература, вільготнасць, pH, канцэнтрацыя вадкасці, паказчык праламлення і г.д., ствараючы выдатную платформу для рэалізацыі высокаадчувальных сэнсарных прыкладанняў. У галіне візуалізацыі ідэальныкрыніца святлапавінны мець высокую спектральную шчыльнасць, моцны накіраваны выхад і нізкую прасторавую кагерэнтнасць, каб прадухіліць эфекты інтэрферэнцыі з спекламі. Даследчыкі прадэманстравалі перавагі выпадковых лазераў для візуалізацыі без спекаў у пероўскіце, біяплёнцы, вадкакрышталічных рассейвальніках і носьбітах клетак і тканін. У медыцынскай дыягностыцы выпадковы мікрарэзанаторны лазер можа пераносіць рассеяную інфармацыю ад біялагічнага гаспадара і быў паспяхова выкарыстаны для выяўлення розных біялагічных тканін, што забяспечвае зручнасць неінвазіўнай медыцынскай дыягностыкі.
У будучыні сістэматычны аналіз неўпарадкаваных структур мікрарэзанатораў і складаных механізмаў генерацыі лазера стане больш поўным. З пастаянным развіццём матэрыялазнаўства і нанатэхналогій чакаецца, што будуць выраблены больш тонкія і функцыянальныя неўпарадкаваныя структуры мікрарэзанатораў, што мае вялікі патэнцыял для развіцця фундаментальных даследаванняў і практычнага прымянення.
Час публікацыі: 05 лістапада 2024 г.