Láseres complejos de microcavidades de estados ordenados a desordenados

Láseres complejos de microcavidades de estados ordenados a desordenados

Un láser típico consta de tres elementos básicos: una fuente de bombeo, un medio de ganancia que amplifica la radiación estimulada y una estructura de cavidad que genera una resonancia óptica. Cuando el tamaño de la cavidad del...láserSe acerca al nivel micrométrico o submicrométrico, y se ha convertido en uno de los focos de investigación actuales en la comunidad académica: los láseres de microcavidades, que permiten lograr una interacción significativa entre luz y materia en un volumen pequeño. La combinación de microcavidades con sistemas complejos, como la introducción de límites de cavidad irregulares o desordenados, o la introducción de medios de trabajo complejos o desordenados en ellas, aumentará el grado de libertad de la salida láser. Las características físicas de no clonación de las cavidades desordenadas permiten el uso de métodos de control multidimensional de los parámetros láser y pueden ampliar su potencial de aplicación.

Diferentes sistemas de aleatoriedadláseres de microcavidad
En este artículo, se clasifican por primera vez láseres de microcavidades aleatorias según sus diferentes dimensiones. Esta distinción no solo destaca las características de salida únicas del láser de microcavidades aleatorias en diferentes dimensiones, sino que también aclara las ventajas de la diferencia de tamaño de la microcavidad aleatoria en diversos campos regulatorios y de aplicación. La microcavidad tridimensional de estado sólido suele tener un volumen modal menor, lo que logra una interacción más intensa entre la luz y la materia. Gracias a su estructura tridimensional cerrada, el campo de luz puede estar altamente localizado en tres dimensiones, a menudo con un alto factor de calidad (factor Q). Estas características lo hacen adecuado para la detección de alta precisión, el almacenamiento de fotones, el procesamiento de información cuántica y otros campos tecnológicos avanzados. El sistema de película delgada bidimensional abierto es una plataforma ideal para la construcción de estructuras planas desordenadas. Al ser un plano dieléctrico desordenado bidimensional con ganancia y dispersión integradas, el sistema de película delgada puede participar activamente en la generación de láseres aleatorios. El efecto de guía de ondas planar facilita el acoplamiento y la recolección del láser. Al reducir aún más la dimensión de la cavidad, la integración de los medios de retroalimentación y ganancia en la guía de ondas unidimensional puede suprimir la dispersión radial de la luz, a la vez que mejora la resonancia y el acoplamiento de la luz axial. Este enfoque de integración mejora, en última instancia, la eficiencia de la generación y el acoplamiento del láser.

Características reguladoras de los láseres de microcavidades aleatorias
Muchos indicadores de los láseres tradicionales, como la coherencia, el umbral, la dirección de salida y las características de polarización, son los criterios clave para medir el rendimiento de salida de los láseres. En comparación con los láseres convencionales con cavidades simétricas fijas, el láser de microcavidad aleatoria ofrece mayor flexibilidad en la regulación de parámetros, lo que se refleja en múltiples dimensiones, como el dominio temporal, el dominio espectral y el dominio espacial, lo que resalta la controlabilidad multidimensional del láser de microcavidad aleatoria.

Características de aplicación de los láseres de microcavidades aleatorias
La baja coherencia espacial, la aleatoriedad modal y la sensibilidad al entorno ofrecen numerosos factores favorables para la aplicación de láseres de microcavidades estocásticos. Gracias al control de modo y dirección del láser aleatorio, esta singular fuente de luz se utiliza cada vez más en imágenes, diagnóstico médico, detección, comunicación de información y otros campos.
Como láser de microcavidad desordenada a escala micro y nanométrica, el láser de microcavidad aleatoria es muy sensible a los cambios ambientales, y sus características paramétricas pueden responder a diversos indicadores sensibles que monitorean el entorno externo, como temperatura, humedad, pH, concentración de líquido, índice de refracción, etc., creando una plataforma superior para aplicaciones de detección de alta sensibilidad. En el campo de la imagenología, el láser ideal...fuente de luzDebe tener alta densidad espectral, una fuerte salida direccional y baja coherencia espacial para evitar la interferencia de los efectos de moteado. Los investigadores demostraron las ventajas de los láseres aleatorios para la obtención de imágenes sin moteado en perovskitas, biopelículas, dispersores de cristal líquido y portadores de tejido celular. En el diagnóstico médico, el láser aleatorio de microcavidades puede transportar información dispersa del huésped biológico y se ha aplicado con éxito para detectar diversos tejidos biológicos, lo que facilita el diagnóstico médico no invasivo.

En el futuro, el análisis sistemático de estructuras de microcavidades desordenadas y los mecanismos complejos de generación de láser serán más completos. Con el continuo progreso de la ciencia de los materiales y la nanotecnología, se espera que se fabriquen estructuras de microcavidades desordenadas más finas y funcionales, lo que tiene un gran potencial para promover la investigación básica y las aplicaciones prácticas.