لیزرهای پیچیده میکروکاواک از حالت‌های منظم تا بی‌نظم
یک لیزر معمولی از سه عنصر اساسی تشکیل شده است: یک منبع پمپ، یک محیط تقویت که تابش تحریک شده را تقویت می‌کند، و یک ساختار حفره که یک رزونانس نوری ایجاد می‌کند. وقتی اندازه حفرهلیزرنزدیک به سطح میکرون یا زیرمیکرون است، به یکی از نقاط داغ تحقیقاتی فعلی در جامعه دانشگاهی تبدیل شده است: لیزرهای میکروکاواک، که می‌توانند در حجم کم به برهمکنش قابل توجهی از نور و ماده دست یابند. ترکیب میکروکاواک‌ها با سیستم‌های پیچیده، مانند معرفی مرزهای نامنظم یا بی‌نظم حفره، یا معرفی محیط‌های کاری پیچیده یا بی‌نظم به میکروکاواک‌ها، درجه آزادی خروجی لیزر را افزایش می‌دهد. ویژگی‌های فیزیکی غیرکلونینگ حفره‌های بی‌نظم، روش‌های کنترل چندبعدی پارامترهای لیزر را به ارمغان می‌آورد و می‌تواند پتانسیل کاربرد آن را گسترش دهد.
سیستم‌های مختلف تصادفیلیزرهای میکروکاواک
در این مقاله، لیزرهای ریزکاواک تصادفی برای اولین بار از ابعاد مختلف کاواک طبقه‌بندی می‌شوند. این تمایز نه تنها ویژگی‌های منحصر به فرد خروجی لیزر ریزکاواک تصادفی را در ابعاد مختلف برجسته می‌کند، بلکه مزایای تفاوت اندازه ریزکاواک تصادفی را در زمینه‌های مختلف نظارتی و کاربردی نیز روشن می‌کند. ریزکاواک حالت جامد سه‌بعدی معمولاً حجم مد کمتری دارد، بنابراین به برهمکنش قوی‌تر نور و ماده دست می‌یابد. به دلیل ساختار بسته سه‌بعدی آن، میدان نور می‌تواند در سه بعد به شدت محلی شود، اغلب با ضریب کیفیت بالا (فاکتور Q). این ویژگی‌ها آن را برای حسگری با دقت بالا، ذخیره‌سازی فوتون، پردازش اطلاعات کوانتومی و سایر زمینه‌های فناوری پیشرفته مناسب می‌کند. سیستم فیلم نازک دوبعدی باز، بستری ایده‌آل برای ساخت ساختارهای مسطح بی‌نظم است. به عنوان یک صفحه دی‌الکتریک بی‌نظم دوبعدی با بهره و پراکندگی یکپارچه، سیستم فیلم نازک می‌تواند به طور فعال در تولید لیزر تصادفی شرکت کند. اثر موجبر مسطح، جفت شدن و جمع‌آوری لیزر را آسان‌تر می‌کند. با کاهش بیشتر ابعاد حفره، ادغام محیط‌های بازخورد و بهره در موجبر یک بعدی می‌تواند پراکندگی شعاعی نور را سرکوب کند و در عین حال رزونانس و کوپلینگ نور محوری را افزایش دهد. این رویکرد ادغام در نهایت راندمان تولید و کوپلینگ لیزر را بهبود می‌بخشد.
ویژگی‌های تنظیمی لیزرهای ریزکاواک تصادفی
بسیاری از شاخص‌های لیزرهای سنتی، مانند همدوسی، آستانه، جهت خروجی و ویژگی‌های قطبش، معیارهای کلیدی برای اندازه‌گیری عملکرد خروجی لیزرها هستند. در مقایسه با لیزرهای معمولی با کاواک‌های متقارن ثابت، لیزر ریزکاواک تصادفی انعطاف‌پذیری بیشتری در تنظیم پارامتر ارائه می‌دهد که در ابعاد مختلف از جمله حوزه زمان، حوزه طیفی و حوزه مکانی منعکس می‌شود و قابلیت کنترل چند بعدی لیزر ریزکاواک تصادفی را برجسته می‌کند.
ویژگی‌های کاربردی لیزرهای ریزکاواک تصادفی
همدوسی فضایی پایین، تصادفی بودن مد و حساسیت به محیط، عوامل مطلوب بسیاری را برای کاربرد لیزرهای میکروکاواک تصادفی فراهم می‌کند. با حل مسئله کنترل مد و کنترل جهت لیزر تصادفی، این منبع نور منحصر به فرد به طور فزاینده‌ای در تصویربرداری، تشخیص پزشکی، حسگری، ارتباطات اطلاعاتی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
لیزر میکروکاواک تصادفی، به عنوان یک لیزر میکروکاواک نامنظم در مقیاس میکرو و نانو، به تغییرات محیطی بسیار حساس است و ویژگی‌های پارامتری آن می‌تواند به شاخص‌های حساس مختلفی که محیط خارجی را کنترل می‌کنند، مانند دما، رطوبت، pH، غلظت مایع، ضریب شکست و غیره، پاسخ دهد و یک پلتفرم برتر برای تحقق کاربردهای حسگری با حساسیت بالا ایجاد کند. در زمینه تصویربرداری، ایده‌آلمنبع نورباید چگالی طیفی بالا، خروجی جهت‌دار قوی و همدوسی فضایی پایینی داشته باشد تا از اثرات لکه‌ای تداخلی جلوگیری شود. محققان مزایای لیزرهای تصادفی را برای تصویربرداری بدون لکه در پروسکایت، بیوفیلم، پراکنده‌کننده‌های کریستال مایع و حامل‌های بافت سلولی نشان دادند. در تشخیص پزشکی، لیزر ریزکاواک تصادفی می‌تواند اطلاعات پراکنده را از میزبان بیولوژیکی حمل کند و با موفقیت برای تشخیص بافت‌های بیولوژیکی مختلف به کار گرفته شده است که راحتی را برای تشخیص پزشکی غیرتهاجمی فراهم می‌کند.
در آینده، تحلیل سیستماتیک ساختارهای ریزکاواک بی‌نظم و مکانیسم‌های پیچیده تولید لیزر کامل‌تر خواهد شد. با پیشرفت مداوم علم مواد و فناوری نانو، انتظار می‌رود ساختارهای ریزکاواک بی‌نظم‌تر و کاربردی‌تری تولید شوند که پتانسیل بالایی در ارتقای تحقیقات بنیادی و کاربردهای عملی دارند.
زمان ارسال: نوامبر-05-2024