Мікрарэзанатарныя комплексныя лазеры ад упарадкаванага да неўпарадкаванага стану
Тыповы лазер складаецца з трох асноўных элементаў: крыніцы накачкі, асяроддзя ўзмацнення, якое ўзмацняе стымулюемае выпраменьванне, і структуры паражніны, якая стварае аптычны рэзананс. Пры памеры паражнінылазерблізкі да мікроннага або субмікроннага ўзроўню, ён стаў адной з сучасных гарачых кропак даследаванняў у акадэмічнай супольнасці: мікрарэзанатарныя лазеры, якія могуць дасягнуць значнага ўзаемадзеяння святла і матэрыі ў невялікім аб'ёме. Аб'яднанне мікраполасці са складанымі сістэмамі, напрыклад, увядзенне нерэгулярных або неўпарадкаваных межаў паражніны або ўвядзенне складаных або неўпарадкаваных рабочых асяроддзяў у мікраполасці, павялічыць ступень свабоды выхаду лазера. Фізічныя характарыстыкі некланіравання неўпарадкаваных паражнін прыносяць шматмерныя метады кантролю параметраў лазера і могуць пашырыць магчымасці яго прымянення.
Розныя сістэмы рандомамикрорезонаторные лазеры
У гэтым артыкуле лазеры са выпадковым мікрарэзанатарам упершыню класіфікуюцца з розных памераў рэзонатара. Гэта адрозненне не толькі падкрэслівае унікальныя выходныя характарыстыкі лазера са выпадковым мікрарэзанатарам у розных вымярэннях, але таксама тлумачыць перавагі розніцы памераў выпадковага мікрарэзанатара ў розных сферах рэгулявання і прымянення. Трохмерны цвёрдацельны мікрарэзанатар звычайна мае меншы аб'ём моды, дзякуючы чаму дасягаецца больш моцнае ўзаемадзеянне святла і матэрыі. Дзякуючы сваёй трохмернай замкнёнай структуры, светлавое поле можа быць моцна лакалізавана ў трох вымярэннях, часта з высокай якасцю (Q-фактар). Гэтыя характарыстыкі робяць яго прыдатным для высокадакладнага зандзіравання, захоўвання фатонаў, квантавай апрацоўкі інфармацыі і іншых сфер перадавых тэхналогій. Адкрытая двухмерная тонкаплёнкавая сістэма з'яўляецца ідэальнай платформай для пабудовы неўпарадкаваных планарных структур. Як двухмерная неўпарадкаваная дыэлектрычная плоскасць з інтэграваным узмацненнем і рассейваннем, тонкаплёнкавая сістэма можа актыўна ўдзельнічаць у генерацыі выпадковага лазера. Плоскі хвалеводны эфект палягчае спалучэнне і збор лазера. Пры далейшым памяншэнні памеру паражніны інтэграцыя сродкаў зваротнай сувязі і ўзмацнення ў аднамерны хвалявод можа здушыць радыяльнае рассейванне святла, адначасова ўзмацняючы восевы светлавы рэзананс і сувязь. Такі інтэграцыйны падыход у канчатковым выніку павышае эфектыўнасць лазернай генерацыі і сувязі.
Нарматыўныя характарыстыкі выпадковых мікрарэзанатарных лазераў
Многія паказчыкі традыцыйных лазераў, такія як кагерэнтнасць, парог, кірунак выхаднога сігналу і характарыстыкі палярызацыі, з'яўляюцца ключавымі крытэрыямі для вымярэння выходных характарыстык лазераў. У параўнанні са звычайнымі лазерамі з фіксаванымі сіметрычнымі паражнінамі, лазер са выпадковым мікрарэзанатарам забяспечвае большую гібкасць у рэгуляванні параметраў, што адлюстроўваецца ў некалькіх вымярэннях, уключаючы часовую вобласць, спектральную вобласць і прасторавую вобласць, падкрэсліваючы шматмерную кіравальнасць лазера са выпадковым мікрарэзанатарам.
Характарыстыкі прымянення лазераў са выпадковым мікрарэзантарам
Нізкая прасторавая кагерэнтнасць, выпадковасць мод і адчувальнасць да навакольнага асяроддзя ствараюць мноства спрыяльных фактараў для прымянення стахастычных лазераў з мікрарэзанатарам. З рашэннем кіравання рэжымам і кіраваннем напрамкам выпадковага лазера гэтая ўнікальная крыніца святла ўсё часцей выкарыстоўваецца ў візуалізацыі, медыцынскай дыягностыцы, зандзіраванні, перадачы інфармацыі і ў іншых галінах.
Лазер з неўпарадкаваным мікрарэзанатарам у мікра- і нанамаштабе вельмі адчувальны да змен навакольнага асяроддзя, і яго параметрычныя характарыстыкі могуць рэагаваць на розныя адчувальныя індыкатары кантролю знешняга асяроддзя, такія як тэмпература, вільготнасць, pH, канцэнтрацыя вадкасці, паказчык праламлення і г.д., ствараючы выдатную платформу для рэалізацыі высокаадчувальных дадаткаў зандзіравання. У галіне малюнкаў ідэалкрыніца святлапавінен мець высокую спектральную шчыльнасць, моцны накіраваны выхад і нізкую прасторавую кагерэнтнасць для прадухілення спекл-эфектаў перашкод. Даследчыкі прадэманстравалі перавагі выпадковых лазераў для візуалізацыі без спеклаў у пераўскітах, біяплёнках, вадкакрысталічных рассейвальнікаў і клеткавых тканкавых носьбітах. У медыцынскай дыягностыцы выпадковы мікраполы лазер можа пераносіць рассеяную інфармацыю ад біялагічнага гаспадара і паспяхова выкарыстоўваецца для выяўлення розных біялагічных тканак, што забяспечвае зручнасць для неінвазіўнай медыцынскай дыягностыкі.
У будучыні сістэматычны аналіз неўпарадкаваных структур микрополостей і складаных механізмаў лазернай генерацыі стане больш поўным. З бесперапынным прагрэсам матэрыялазнаўства і нанатэхналогій чакаецца, што будзе вырабляцца больш тонкіх і функцыянальных неўпарадкаваных мікраполасціных структур, што мае вялікі патэнцыял у прасоўванні фундаментальных даследаванняў і практычнага прымянення.
Час публікацыі: 5 лістапада 2024 г