เลเซอร์ไมโครคาวิตี้ที่ซับซ้อนจากสถานะที่เป็นระเบียบไปจนถึงสถานะที่ไม่เป็นระเบียบ
เลเซอร์ทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานสามประการ ได้แก่ แหล่งกำเนิดปั๊ม ตัวกลางขยายที่ขยายรังสีที่ถูกกระตุ้น และโครงสร้างโพรงที่สร้างการสั่นพ้องทางแสง เมื่อขนาดของโพรงเลเซอร์ไมโครคาวิตี้มีระดับใกล้เคียงกับระดับไมครอนหรือซับไมครอน จึงกลายเป็นหนึ่งในจุดศูนย์กลางการวิจัยที่สำคัญในแวดวงวิชาการในปัจจุบัน นั่นคือ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้ ซึ่งสามารถทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารได้อย่างมีนัยสำคัญในปริมาตรขนาดเล็ก การรวมไมโครคาวิตี้เข้ากับระบบที่ซับซ้อน เช่น การนำขอบเขตของโพรงที่ไม่สม่ำเสมอหรือผิดปกติ หรือการนำสื่อการทำงานที่ซับซ้อนหรือผิดปกติเข้าไปในไมโครคาวิตี้ จะช่วยเพิ่มอิสระในการปล่อยเลเซอร์ คุณสมบัติทางกายภาพที่ไม่เกิดการโคลนนิ่งของโพรงที่ผิดปกตินี้ นำมาซึ่งวิธีการควบคุมพารามิเตอร์ของเลเซอร์แบบหลายมิติ และสามารถขยายศักยภาพการประยุกต์ใช้งานได้
ระบบสุ่มที่แตกต่างกันเลเซอร์ไมโครคาวิตี้
ในบทความนี้ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มถูกจำแนกตามขนาดคาวิตี้ที่แตกต่างกันเป็นครั้งแรก ความแตกต่างนี้ไม่เพียงแต่เน้นย้ำถึงลักษณะเฉพาะของเอาต์พุตของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มในมิติต่างๆ เท่านั้น แต่ยังชี้แจงข้อดีของความแตกต่างของขนาดของไมโครคาวิตี้แบบสุ่มในด้านกฎระเบียบและการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ไมโครคาวิตี้แบบโซลิดสเตตสามมิติมักจะมีปริมาตรโหมดที่เล็กกว่า จึงทำให้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารที่แข็งแกร่งขึ้น ด้วยโครงสร้างแบบปิดสามมิติ สนามแสงจึงสามารถถูกจำกัดตำแหน่งในสามมิติได้อย่างมาก ซึ่งมักจะมีปัจจัยคุณภาพ (Q-factor) สูง คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจจับความแม่นยำสูง การจัดเก็บโฟตอน การประมวลผลข้อมูลควอนตัม และเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ ระบบฟิล์มบางแบบเปิดสองมิติเป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับการสร้างโครงสร้างระนาบแบบไม่มีระเบียบ ในฐานะระนาบไดอิเล็กทริกแบบไม่มีระเบียบสองมิติที่มีอัตราขยายและการกระเจิงแบบบูรณาการ ระบบฟิล์มบางนี้สามารถมีส่วนร่วมในการสร้างเลเซอร์แบบสุ่มได้อย่างแข็งขัน เอฟเฟกต์ของท่อนำคลื่นแบบระนาบทำให้การจับคู่และการรวบรวมเลเซอร์ง่ายขึ้น เมื่อขนาดโพรงลดลงอีก การผสานรวมสื่อป้อนกลับและสื่อรับเข้าเข้ากับท่อนำคลื่นแบบมิติเดียวสามารถยับยั้งการกระเจิงของแสงในแนวรัศมี พร้อมกับเพิ่มประสิทธิภาพการสั่นพ้องของแสงในแนวแกนและการเชื่อมต่อ วิธีการผสานรวมนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการสร้างและการเชื่อมต่อเลเซอร์ในที่สุด
ลักษณะการควบคุมของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม
ตัวชี้วัดต่างๆ ของเลเซอร์แบบดั้งเดิม เช่น ความสอดคล้องกัน เกณฑ์ ทิศทางเอาต์พุต และลักษณะโพลาไรเซชัน เป็นเกณฑ์สำคัญในการวัดประสิทธิภาพเอาต์พุตของเลเซอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์แบบดั้งเดิมที่มีโพรงสมมาตรคงที่ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มมีความยืดหยุ่นในการควบคุมพารามิเตอร์มากกว่า ซึ่งสะท้อนให้เห็นในหลายมิติ ได้แก่ โดเมนเวลา โดเมนสเปกตรัม และโดเมนเชิงพื้นที่ ซึ่งเน้นย้ำถึงความสามารถในการควบคุมแบบหลายมิติของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม
ลักษณะการใช้งานของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม
ความสอดคล้องเชิงพื้นที่ต่ำ ความสุ่มโหมด และความไวต่อสภาพแวดล้อม เป็นปัจจัยที่เอื้ออำนวยต่อการประยุกต์ใช้เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม ด้วยโซลูชันการควบคุมโหมดและการควบคุมทิศทางของเลเซอร์แบบสุ่ม แหล่งกำเนิดแสงอันเป็นเอกลักษณ์นี้จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสาขาการถ่ายภาพ การวินิจฉัยทางการแพทย์ การตรวจจับ การสื่อสารข้อมูล และสาขาอื่นๆ
ในฐานะเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบดิสรัปชันในระดับไมโครและนาโน เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมอย่างมาก และคุณลักษณะเชิงพารามิเตอร์ของเลเซอร์สามารถตอบสนองต่อตัวบ่งชี้ความไวต่างๆ ที่ตรวจสอบสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ค่า pH ความเข้มข้นของของเหลว ดัชนีหักเหแสง ฯลฯ ทำให้เกิดแพลตฟอร์มที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งานการตรวจจับที่มีความไวสูง ในด้านการถ่ายภาพ เลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดแหล่งกำเนิดแสงควรมีความหนาแน่นของสเปกตรัมสูง เอาต์พุตแบบทิศทางสูง และความสอดคล้องเชิงพื้นที่ต่ำ เพื่อป้องกันผลกระทบจากจุดรบกวน นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงข้อดีของเลเซอร์แบบสุ่มสำหรับการถ่ายภาพแบบไม่มีจุดรบกวนในเพอรอฟสไกต์ ไบโอฟิล์ม ตัวกระจายผลึกเหลว และตัวพาเนื้อเยื่อเซลล์ ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มสามารถส่งข้อมูลที่กระจัดกระจายจากสิ่งมีชีวิต และได้รับการนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในการตรวจจับเนื้อเยื่อต่างๆ ซึ่งให้ความสะดวกในการวินิจฉัยทางการแพทย์แบบไม่รุกราน
ในอนาคต การวิเคราะห์โครงสร้างไมโครคาวิตี้แบบไร้ระเบียบและกลไกการสร้างเลเซอร์ที่ซับซ้อนอย่างเป็นระบบจะมีความสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์วัสดุและนาโนเทคโนโลยี คาดว่าจะมีการผลิตโครงสร้างไมโครคาวิตี้แบบไร้ระเบียบที่ละเอียดและใช้งานได้จริงมากขึ้น ซึ่งจะมีศักยภาพอย่างมากในการส่งเสริมการวิจัยขั้นพื้นฐานและการประยุกต์ใช้จริง
เวลาโพสต์: 5 พ.ย. 2567