Microcavity complex lasers mula sa ordered to disordered states

Microcavity complex lasers mula sa ordered to disordered states

Ang isang tipikal na laser ay binubuo ng tatlong pangunahing elemento: isang pump source, isang gain medium na nagpapalakas ng stimulated radiation, at isang cavity structure na bumubuo ng optical resonance. Kapag ang laki ng lukab nglaseray malapit sa antas ng micron o submicron, ito ay naging isa sa kasalukuyang mga hotspot ng pananaliksik sa akademikong komunidad: microcavity lasers, na maaaring makamit ang makabuluhang pakikipag-ugnayan ng liwanag at bagay sa isang maliit na volume. Ang pagsasama-sama ng mga microcavity sa mga kumplikadong sistema, tulad ng pagpasok ng hindi regular o hindi maayos na mga hangganan ng cavity, o pagpapapasok ng kumplikado o hindi maayos na gumaganang media sa microcavities, ay magpapataas sa antas ng kalayaan ng laser output. Ang pisikal na non-cloning na mga katangian ng mga disordered cavity ay nagdadala ng multidimensional na mga paraan ng kontrol ng mga parameter ng laser, at maaaring mapalawak ang potensyal na aplikasyon nito.

Iba't ibang sistema ng randommga microcavity laser
Sa papel na ito, ang mga random na microcavity laser ay inuri mula sa iba't ibang mga sukat ng lukab sa unang pagkakataon. Ang pagkakaibang ito ay hindi lamang nagha-highlight sa mga natatanging katangian ng output ng random na microcavity laser sa iba't ibang dimensyon, ngunit nililinaw din ang mga pakinabang ng pagkakaiba ng laki ng random na microcavity sa iba't ibang larangan ng regulasyon at aplikasyon. Ang tatlong-dimensional na solid-state na microcavity ay karaniwang may mas maliit na dami ng mode, kaya nakakamit ang isang mas malakas na interaksyon ng liwanag at bagay. Dahil sa three-dimensional na saradong istraktura nito, ang light field ay maaaring lubos na ma-localize sa tatlong dimensyon, kadalasang may mataas na kalidad na kadahilanan (Q-factor). Ginagawa nitong angkop ang mga katangiang ito para sa high-precision sensing, photon storage, quantum information processing at iba pang advanced na larangan ng teknolohiya. Ang open two-dimensional thin film system ay isang mainam na plataporma para sa pagbuo ng mga hindi maayos na istrukturang planar. Bilang isang two-dimensional disordered dielectric plane na may integrated gain at scattering, ang thin film system ay maaaring aktibong lumahok sa pagbuo ng random laser. Pinapadali ng planar waveguide effect ang laser coupling at collection. Sa karagdagang pagbawas ng dimensyon ng cavity, ang pagsasama ng feedback at pagkakaroon ng media sa one-dimensional na waveguide ay maaaring sugpuin ang radial light scattering habang pinapahusay ang axial light resonance at coupling. Ang integration approach na ito sa huli ay nagpapabuti sa kahusayan ng laser generation at coupling.

Mga katangian ng regulasyon ng mga random na microcavity laser
Maraming mga tagapagpahiwatig ng tradisyonal na mga laser, tulad ng pagkakaugnay-ugnay, threshold, direksyon ng output at mga katangian ng polariseysyon, ang pangunahing pamantayan upang masukat ang pagganap ng output ng mga laser. Kung ikukumpara sa mga conventional laser na may fixed symmetric cavity, ang random microcavity laser ay nagbibigay ng higit na flexibility sa parameter regulation, na makikita sa maraming dimensyon kabilang ang time domain, spectral domain at spatial domain, na nagha-highlight sa multi-dimensional controllability ng random microcavity laser.

Mga katangian ng aplikasyon ng mga random na microcavity laser
Ang mababang spatial coherence, mode randomness at sensitivity sa kapaligiran ay nagbibigay ng maraming paborableng salik para sa paggamit ng stochastic microcavity lasers. Gamit ang solusyon ng mode control at direction control ng random laser, ang kakaibang light source na ito ay lalong ginagamit sa imaging, medical diagnosis, sensing, information communication at iba pang larangan.
Bilang isang disordered micro-cavity laser sa micro at nano scale, ang random microcavity laser ay napaka-sensitibo sa mga pagbabago sa kapaligiran, at ang mga parametric na katangian nito ay maaaring tumugon sa iba't ibang mga sensitibong tagapagpahiwatig na sinusubaybayan ang panlabas na kapaligiran, tulad ng temperatura, halumigmig, pH, likidong konsentrasyon, refractive index, atbp., na lumilikha ng isang superyor na platform para sa pagsasakatuparan ng mga application ng high-sensitivity sensing. Sa larangan ng imaging, ang idealpinagmumulan ng liwanagdapat magkaroon ng mataas na parang multo density, malakas na output ng direksyon at mababang spatial na pagkakaugnay-ugnay upang maiwasan ang interference speckle effect. Ipinakita ng mga mananaliksik ang mga pakinabang ng mga random na laser para sa speckle free imaging sa perovskite, biofilm, liquid crystal scatterer at cell tissue carriers. Sa medikal na diagnosis, ang random na microcavity laser ay maaaring magdala ng nakakalat na impormasyon mula sa biological host, at matagumpay na nailapat upang makita ang iba't ibang mga biological na tisyu, na nagbibigay ng kaginhawahan para sa non-invasive na medikal na diagnosis.

Sa hinaharap, ang sistematikong pagsusuri ng mga hindi maayos na istruktura ng microcavity at kumplikadong mga mekanismo ng pagbuo ng laser ay magiging mas kumpleto. Sa patuloy na pag-unlad ng mga materyales sa agham at nanotechnology, inaasahan na mas maraming fine at functional disordered microcavity structures ang gagawin, na may malaking potensyal sa pagtataguyod ng pangunahing pananaliksik at praktikal na mga aplikasyon.