Lazerë komplekse të mikrokaviteteve nga gjendjet e renditura në ato të çrregullta

Lazerë komplekse të mikrokaviteteve nga gjendjet e renditura në ato të çrregullta

Një lazer tipik përbëhet nga tre elementë bazë: një burim pompë, një medium fitimi që amplifikon rrezatimin e stimuluar dhe një strukturë zgavër që gjeneron një rezonancë optike. Kur madhësia e zgavrës sëlazerështë afër nivelit mikron ose nënmikron, ai është bërë një nga pikat e nxehta aktuale të kërkimit në komunitetin akademik: lazerët me mikrokavitet, të cilët mund të arrijnë ndërveprim të konsiderueshëm të dritës dhe materies në një vëllim të vogël. Kombinimi i mikrokaviteteve me sisteme komplekse, të tilla si futja e kufijve të parregullt ose të çrregullt të kaviteteve, ose futja e mediave të punës komplekse ose të çrregullta në mikrokavitete, do të rrisë shkallën e lirisë së daljes së lazerit. Karakteristikat fizike jo-klonuese të kaviteteve të çrregullta sjellin metoda shumëdimensionale të kontrollit të parametrave të lazerit dhe mund të zgjerojnë potencialin e tij të aplikimit.

Sisteme të ndryshme të rastësishmelazer me mikrokavitet
Në këtë punim, lazerët e rastësishëm të mikrokavitetit klasifikohen për herë të parë nga dimensione të ndryshme të kavitetit. Ky dallim jo vetëm që nxjerr në pah karakteristikat unike të prodhimit të lazerit të rastësishëm të mikrokavitetit në dimensione të ndryshme, por gjithashtu qartëson avantazhet e ndryshimit të madhësisë së mikrokavitetit të rastësishëm në fusha të ndryshme rregullatore dhe aplikimi. Mikrokaviteti tredimensional i gjendjes së ngurtë zakonisht ka një vëllim më të vogël të modalitetit, duke arritur kështu një ndërveprim më të fortë të dritës dhe lëndës. Për shkak të strukturës së saj të mbyllur tre-dimensionale, fusha e dritës mund të lokalizohet shumë në tre dimensione, shpesh me një faktor të cilësisë së lartë (Q-factor). Këto karakteristika e bëjnë atë të përshtatshëm për sensorë me precizion të lartë, ruajtjen e fotoneve, përpunimin kuantik të informacionit dhe fusha të tjera të teknologjisë së avancuar. Sistemi i hapur dydimensional i filmit të hollë është një platformë ideale për ndërtimin e strukturave planare të çrregullta. Si një plan dielektrik i çrregullt dydimensional me fitim dhe shpërndarje të integruar, sistemi i filmit të hollë mund të marrë pjesë aktive në gjenerimin e lazerit të rastësishëm. Efekti planar i valëve e bën më të lehtë bashkimin dhe grumbullimin e lazerit. Me zvogëlimin e mëtejshëm të dimensionit të zgavrës, integrimi i mediave të reagimit dhe fitimit në valëzuesin njëdimensional mund të shtypë shpërndarjen radiale të dritës duke rritur rezonancën dhe bashkimin e dritës boshtore. Kjo qasje integruese përmirëson përfundimisht efikasitetin e gjenerimit dhe bashkimit me lazer.

Karakteristikat rregullatore të lazerëve të rastësishëm të mikrokavitetit
Shumë tregues të laserëve tradicionalë, si koherenca, pragu, drejtimi i daljes dhe karakteristikat e polarizimit, janë kriteret kryesore për të matur performancën e daljes së lazerëve. Krahasuar me lazerët konvencionale me zgavra simetrike fikse, lazeri me mikrokavitet të rastësishëm ofron më shumë fleksibilitet në rregullimin e parametrave, i cili reflektohet në dimensione të shumta duke përfshirë domenin kohor, domenin spektral dhe domenin hapësinor, duke theksuar kontrollueshmërinë shumëdimensionale të lazerit me mikrokavitet të rastësishëm.

Karakteristikat e aplikimit të lazerëve të rastësishëm të mikrokavitetit
Koherenca e ulët hapësinore, rastësia e modalitetit dhe ndjeshmëria ndaj mjedisit ofrojnë shumë faktorë të favorshëm për aplikimin e lazerëve me mikrokavitet stokastike. Me zgjidhjen e kontrollit të modalitetit dhe kontrollit të drejtimit të lazerit të rastësishëm, ky burim unik drite përdoret gjithnjë e më shumë në imazhe, diagnozë mjekësore, sensorë, komunikim informacioni dhe fusha të tjera.
Si një lazer mikro-kaviteti i çrregullt në shkallë mikro dhe nano, lazeri i rastësishëm i mikrokavitetit është shumë i ndjeshëm ndaj ndryshimeve mjedisore dhe karakteristikat e tij parametrike mund t'i përgjigjen treguesve të ndryshëm të ndjeshëm që monitorojnë mjedisin e jashtëm, si temperatura, lagështia, pH, përqendrimi i lëngjeve, indeksi i thyerjes etj., duke krijuar një platformë superiore për realizimin e aplikacioneve me ndjeshmëri të lartë. Në fushën e imazherisë, idealjaburim driteduhet të ketë densitet të lartë spektral, dalje të fortë drejtimi dhe koherencë të ulët hapësinore për të parandaluar efektet e njollave të ndërhyrjes. Studiuesit demonstruan avantazhet e lazerëve të rastësishëm për imazhe pa njolla në perovskite, biofilm, shpërndarës të kristaleve të lëngëta dhe transportues të indeve qelizore. Në diagnozën mjekësore, lazeri i rastësishëm i mikrokavitetit mund të bartë informacione të shpërndara nga pritësi biologjik dhe është aplikuar me sukses për të zbuluar inde të ndryshme biologjike, gjë që ofron lehtësi për diagnozën mjekësore jo-invazive.

Në të ardhmen, analiza sistematike e strukturave të çrregullta të mikrokavitetit dhe mekanizmave komplekse të gjenerimit të lazerit do të bëhen më të plota. Me përparimin e vazhdueshëm të shkencës së materialeve dhe nanoteknologjisë, pritet që të prodhohen më shumë struktura mikrokaviteti të çrregullta të imta dhe funksionale, të cilat kanë potencial të madh në promovimin e kërkimit bazë dhe aplikimeve praktike.