لیزرهای کمپلکس میکروکاویت از حالت‌های مرتب تا بی‌نظم

لیزرهای کمپلکس میکروکاویت از حالت‌های مرتب تا بی‌نظم

یک لیزر معمولی از سه عنصر اساسی تشکیل شده است: یک منبع پمپ، یک محیط افزایش که تشعشع تحریک شده را تقویت می کند و یک ساختار حفره ای که تشدید نوری ایجاد می کند. هنگامی که اندازه حفره ازلیزرنزدیک به سطح میکرون یا زیر میکرون است، به یکی از کانون های تحقیقاتی کنونی در جامعه دانشگاهی تبدیل شده است: لیزرهای ریزحفره که می توانند برهمکنش قابل توجه نور و ماده را در حجم کم به دست آورند. ترکیب ریزحفره‌ها با سیستم‌های پیچیده، مانند معرفی مرزهای حفره نامنظم یا نامنظم، یا وارد کردن محیط‌های کاری پیچیده یا نامنظم در ریزحفره‌ها، درجه آزادی خروجی لیزر را افزایش می‌دهد. ویژگی‌های فیزیکی غیر شبیه‌سازی حفره‌های بی‌نظم، روش‌های کنترل چند بعدی پارامترهای لیزر را به ارمغان می‌آورد و می‌تواند پتانسیل کاربرد آن را گسترش دهد.

سیستم های مختلف تصادفیلیزرهای میکروکاویت
در این مقاله، لیزرهای ریزحفره تصادفی برای اولین بار از ابعاد مختلف حفره طبقه بندی می شوند. این تمایز نه تنها ویژگی های خروجی منحصر به فرد لیزر ریزحفره تصادفی را در ابعاد مختلف برجسته می کند، بلکه مزایای تفاوت اندازه ریزحفره تصادفی را در زمینه های مختلف نظارتی و کاربردی روشن می کند. ریزحفره حالت جامد سه بعدی معمولاً حجم حالت کمتری دارد، بنابراین برهمکنش نور و ماده قوی تری حاصل می شود. به دلیل ساختار بسته سه بعدی، میدان نور را می توان به شدت در سه بعدی، اغلب با ضریب کیفیت بالا (فاکتور Q) محلی سازی کرد. این ویژگی ها آن را برای سنجش با دقت بالا، ذخیره فوتون، پردازش اطلاعات کوانتومی و سایر زمینه های فناوری پیشرفته مناسب می کند. سیستم لایه نازک دو بعدی باز یک پلت فرم ایده آل برای ساخت سازه های مسطح بی نظم است. به عنوان یک صفحه دی الکتریک دو بعدی بی نظم با بهره و پراکندگی یکپارچه، سیستم لایه نازک می تواند فعالانه در تولید لیزر تصادفی شرکت کند. اثر موجبر مسطح کوپلینگ و جمع آوری لیزر را آسان تر می کند. با کاهش بیشتر ابعاد حفره، ادغام رسانه های بازخورد و افزایش در موجبر یک بعدی می تواند پراکندگی نور شعاعی را سرکوب کند و در عین حال تشدید نور محوری و جفت شدن را افزایش دهد. این رویکرد یکپارچه سازی در نهایت کارایی تولید و کوپلینگ لیزر را بهبود می بخشد.

ویژگی های تنظیمی لیزرهای ریز حفره تصادفی
بسیاری از شاخص‌های لیزرهای سنتی، مانند انسجام، آستانه، جهت خروجی و ویژگی‌های پلاریزاسیون، معیارهای کلیدی برای اندازه‌گیری عملکرد خروجی لیزر هستند. در مقایسه با لیزرهای معمولی با حفره‌های متقارن ثابت، لیزر ریزحفره تصادفی انعطاف‌پذیری بیشتری را در تنظیم پارامتر ارائه می‌کند که در ابعاد مختلف از جمله حوزه زمانی، دامنه طیفی و حوزه فضایی منعکس می‌شود و کنترل‌پذیری چند بعدی لیزر ریزحفره تصادفی را برجسته می‌کند.

ویژگی های کاربرد لیزرهای ریزحفره تصادفی
انسجام فضایی کم، تصادفی بودن حالت و حساسیت به محیط، فاکتورهای مطلوب بسیاری را برای استفاده از لیزرهای ریزحفره تصادفی فراهم می کند. با راه حل کنترل حالت و کنترل جهت لیزر تصادفی، این منبع نور منحصر به فرد به طور فزاینده ای در تصویربرداری، تشخیص پزشکی، سنجش، ارتباطات اطلاعات و سایر زمینه ها استفاده می شود.
به عنوان یک لیزر ریز حفره اختلال در مقیاس میکرو و نانو، لیزر ریزحفره تصادفی به تغییرات محیطی بسیار حساس است و ویژگی های پارامتریک آن می تواند به شاخص های حساس مختلف نظارت بر محیط خارجی مانند دما، رطوبت، pH، غلظت مایع پاسخ دهد. ضریب شکست و غیره، بستری برتر برای تحقق کاربردهای حسگر با حساسیت بالا ایجاد می کند. در زمینه تصویربرداری، ایده آلمنبع نورباید چگالی طیفی بالا، خروجی جهتی قوی و انسجام فضایی پایین برای جلوگیری از اثرات لکه های تداخلی داشته باشد. محققان مزایای لیزرهای تصادفی را برای تصویربرداری بدون لکه در پروسکایت، بیوفیلم، پراکنده کریستال مایع و حامل های بافت سلولی نشان دادند. در تشخیص پزشکی، لیزر ریزحفره تصادفی می‌تواند اطلاعات پراکنده را از میزبان بیولوژیکی حمل کند، و با موفقیت برای تشخیص بافت‌های بیولوژیکی مختلف استفاده شده است، که برای تشخیص پزشکی غیرتهاجمی راحت‌تر است.

در آینده، تجزیه و تحلیل سیستماتیک ساختارهای ریزحفره نامنظم و مکانیسم های پیچیده تولید لیزر کامل تر خواهد شد. با پیشرفت مستمر علم مواد و فناوری نانو، انتظار می‌رود که ساختارهای ریزحفره‌ای با اختلال عملکردی و ظریف بیشتری ساخته شود که پتانسیل زیادی در ارتقای تحقیقات پایه و کاربردهای عملی دارد.