Láseres complejos de microcavidad: 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 láserláserCon dimensiones cercanas al nivel micrométrico o submicrométrico, los láseres de microcavidad se han convertido en uno de los temas de investigación más relevantes en la comunidad académica. Estos láseres permiten una interacción significativa entre la luz y la materia en un volumen reducido. La combinación de microcavidades con sistemas complejos, como la introducción de límites de cavidad irregulares o desordenados, o la incorporación de medios de trabajo complejos o desordenados, aumenta el grado de libertad de la salida láser. Las características físicas de no clonación de las cavidades desordenadas ofrecen métodos de control multidimensionales de los parámetros láser y amplían su potencial de aplicación.
Diferentes sistemas aleatoriosláseres de microcavidad
En este artículo, se clasifican por primera vez los láseres de microcavidad aleatoria según sus diferentes dimensiones de cavidad. Esta distinción no solo resalta las características de salida únicas del láser de microcavidad aleatoria 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 de estado sólido tridimensional suele tener un volumen modal más pequeño, logrando así una interacción luz-materia más fuerte. Debido a su estructura cerrada tridimensional, 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 detección de alta precisión, almacenamiento de fotones, procesamiento de información cuántica y otros campos de tecnología avanzada. El sistema de película delgada bidimensional abierto es una plataforma ideal para la construcción de estructuras planas desordenadas. Como plano dieléctrico desordenado bidimensional con ganancia y dispersión integradas, el sistema de película delgada puede participar activamente en la generación de láser aleatorio. El efecto de guía de onda planar facilita el acoplamiento y la recolección del láser. Al reducir aún más las dimensiones de la cavidad, la integración de medios de retroalimentación y ganancia en la guía de ondas unidimensional permite suprimir la dispersión radial de la luz, a la vez que mejora la resonancia y el acoplamiento axial de la luz. Este enfoque de integración optimiza la eficiencia de la generación y el acoplamiento láser.
Características regulatorias de los láseres de microcavidad aleatoria
Muchos indicadores de los láseres tradicionales, como la coherencia, el umbral, la dirección de salida y las características de polarización, son criterios clave para medir su rendimiento. En comparación con los láseres convencionales de cavidades simétricas fijas, el láser de microcavidad aleatoria ofrece mayor flexibilidad en la regulación de parámetros, lo que se refleja en múltiples dimensiones, incluyendo el dominio temporal, el dominio espectral y el dominio espacial, poniendo de manifiesto la controlabilidad multidimensional de este tipo de láser.
Características de aplicación de los láseres de microcavidad aleatoria
La baja coherencia espacial, la aleatoriedad de los modos y la sensibilidad al entorno proporcionan muchos factores favorables para la aplicación de los láseres de microcavidad estocásticos. Gracias a la solución del control de modos y de dirección del láser aleatorio, esta singular fuente de luz se utiliza cada vez más en imagenología, diagnóstico médico, detección, comunicación de información y otros campos.
Como láser de microcavidad desordenada a micro y nanoescala, el láser de microcavidad aleatoria es muy sensible a los cambios ambientales, y sus características paramétricas pueden responder a varios indicadores sensibles que monitorean el entorno externo, como temperatura, humedad, pH, concentración de líquido, índice de refracción, etc., creando una plataforma superior para realizar aplicaciones de detección de alta sensibilidad. En el campo de la imagen, el idealfuente de luzDebe tener una alta densidad espectral, una fuerte emisión direccional y una baja coherencia espacial para evitar efectos de interferencia por moteado. Los investigadores demostraron las ventajas de los láseres aleatorios para la obtención de imágenes sin moteado en perovskita, biopelícula, dispersores de cristal líquido y soportes de tejido celular. En el diagnóstico médico, el láser de microcavidad aleatoria 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 las microestructuras desordenadas y los complejos mecanismos de generación láser será más completo. Gracias al continuo progreso de la ciencia de los materiales y la nanotecnología, se espera que se fabriquen microestructuras desordenadas más finas y funcionales, lo que representa un gran potencial para impulsar la investigación básica y las aplicaciones prácticas.
Fecha de publicación: 5 de noviembre de 2024