Mikroontelokompleksilaserit järjestetyistä epäjärjestyneisiin tiloihin

Mikroontelokompleksilaserit järjestetyistä epäjärjestyneisiin tiloihin

Tyypillinen laser koostuu kolmesta peruselementistä: pumppauslähteestä, vahvistusväliaineesta, joka vahvistaa stimuloitua säteilyä, ja ontelorakenteesta, joka tuottaa optisen resonanssin. Kun ontelon kokolaseron lähellä mikroni- tai submikronitasoa, ja siitä on tullut yksi akateemisen yhteisön tämänhetkisistä tutkimuskohteista: mikroontelolaserit, jotka voivat saavuttaa merkittävän valon ja aineen vuorovaikutuksen pienessä tilavuudessa. Mikroonteloiden yhdistäminen monimutkaisiin järjestelmiin, kuten epäsäännöllisten tai epäjärjestäytyneiden onteloiden rajojen lisääminen tai monimutkaisten tai epäjärjestäytyneiden työväliaineiden lisääminen mikroonteloihin, lisää laserin tuoton vapausastetta. Epäjärjestäytyneiden onteloiden fyysiset kloonauskyvyttömyydet tuovat mukanaan moniulotteisia laserparametrien ohjausmenetelmiä ja voivat laajentaa sen sovelluspotentiaalia.

Erilaiset satunnaisjärjestelmätmikroontelolaserit
Tässä artikkelissa satunnaisia ​​mikroontelolasereita luokitellaan ensimmäistä kertaa eri onteloiden mittojen mukaan. Tämä erottelu ei ainoastaan ​​korosta satunnaisen mikroontelolaserin ainutlaatuisia lähtöominaisuuksia eri mitoissa, vaan myös selventää satunnaisen mikroontelon kokoeron etuja erilaisilla sääntely- ja sovellusaloilla. Kolmiulotteisella kiinteän olomuodon mikroontelolla on yleensä pienempi mooditilavuus, mikä saavuttaa voimakkaamman valon ja aineen vuorovaikutuksen. Kolmiulotteisen suljetun rakenteensa ansiosta valokenttä voidaan lokalisoida erittäin hyvin kolmessa ulottuvuudessa, usein korkealla laatukertoimella (Q-kerroin). Nämä ominaisuudet tekevät siitä sopivan erittäin tarkkaan anturitekniikkaan, fotonien tallennukseen, kvantti-informaation käsittelyyn ja muille edistyneen teknologian aloille. Avoin kaksiulotteinen ohutkalvojärjestelmä on ihanteellinen alusta epäjärjestäytyneiden tasorakenteiden rakentamiseen. Kaksiulotteisena epäjärjestäytyneenä dielektrisenä tasona, jossa on integroitu vahvistus ja sironta, ohutkalvojärjestelmä voi aktiivisesti osallistua satunnaisen laserin generointiin. Tasomainen aaltojohtovaikutus helpottaa laserin kytkentää ja keräämistä. Ontelon mittojen pienentämisen myötä takaisinkytkentä- ja vahvistusmateriaalien integrointi yksiulotteiseen aaltojohtoon voi estää säteittäistä valonsirontaa ja samalla parantaa aksiaalista valon resonanssia ja kytkentää. Tämä integrointimenetelmä parantaa lopulta laserin generoinnin ja kytkennän tehokkuutta.

Satunnaisten mikroontelolasereiden sääntelyominaisuudet
Monet perinteisten lasereiden indikaattorit, kuten koherenssi, kynnysarvo, lähtösuunta ja polarisaatio-ominaisuudet, ovat keskeisiä kriteerejä lasereiden lähtötehon mittaamisessa. Verrattuna perinteisiin lasereihin, joissa on kiinteät symmetriset ontelot, satunnaismikroontelolaser tarjoaa enemmän joustavuutta parametrien säätelyssä, mikä heijastuu useissa ulottuvuuksissa, mukaan lukien aika-alue, spektrialue ja spatiaalinen alue, mikä korostaa satunnaismikroontelolaserin moniulotteista ohjattavuutta.

Satunnaisten mikroontelolasereiden sovellusominaisuudet
Alhainen spatiaalinen koherenssi, moodisatunnaisuus ja herkkyys ympäristölle tarjoavat monia suotuisia tekijöitä stokastisten mikroontelolasereiden soveltamiselle. Satunnaislaserin moodin ja suunnan säädön ratkaisun ansiosta tätä ainutlaatuista valonlähdettä käytetään yhä enemmän kuvantamisessa, lääketieteellisessä diagnostiikassa, sensoritekniikassa, tiedonsiirrossa ja muilla aloilla.
Mikro- ja nanomittakaavan epäjärjestyneenä mikroontelolaserina satunnainen mikroontelolaser on erittäin herkkä ympäristön muutoksille, ja sen parametriset ominaisuudet voivat reagoida erilaisiin herkkiin indikaattoreihin, jotka seuraavat ulkoista ympäristöä, kuten lämpötilaa, kosteutta, pH:ta, nestepitoisuutta, taitekerrointa jne., mikä luo erinomaisen alustan herkkien tunnistussovellusten toteuttamiseen. Kuvantamisen alalla ihanteellinenvalonlähdetulisi olla korkea spektritiheys, voimakas suuntaava lähtö ja alhainen spatiaalinen koherenssi interferenssipilkkuvaikutusten estämiseksi. Tutkijat osoittivat satunnaislasereiden edut pilkuttomassa kuvantamisessa perovskiitissa, biofilmissä, nestekidesironta-aineissa ja solukudoskantajissa. Lääketieteellisessä diagnostiikassa satunnainen mikroontelolaser voi kuljettaa sironnutta tietoa biologisesta isännästä, ja sitä on sovellettu onnistuneesti erilaisten biologisten kudosten havaitsemiseen, mikä tarjoaa kätevyyttä ei-invasiivisessa lääketieteellisessä diagnostiikassa.

Tulevaisuudessa epäjärjestäytyneiden mikroonkalorakenteiden ja monimutkaisten lasergenerointimekanismien systemaattinen analyysi tulee laajenemaan. Materiaalitieteen ja nanoteknologian jatkuvan kehityksen myötä odotetaan, että valmistetaan yhä hienompia ja toiminnallisempia epäjärjestäytyneitä mikroonkalorakenteita, millä on suuri potentiaali perustutkimuksen ja käytännön sovellusten edistämisessä.