เลเซอร์ไมโครคาวิตี้คอมเพล็กซ์จากสถานะที่เป็นระเบียบไปจนถึงสถานะที่ไม่เป็นระเบียบ

เลเซอร์ไมโครคาวิตี้คอมเพล็กซ์จากสถานะที่เป็นระเบียบไปจนถึงสถานะที่ไม่เป็นระเบียบ

เลเซอร์ทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานสามประการ ได้แก่ แหล่งปั๊ม ตัวกลางขยายที่ขยายรังสีที่ถูกกระตุ้น และโครงสร้างโพรงที่สร้างการสั่นพ้องแบบออปติก เมื่อขนาดโพรงของเลเซอร์เลเซอร์อยู่ใกล้กับระดับไมครอนหรือซับไมครอน จึงกลายเป็นจุดสนใจด้านการวิจัยปัจจุบันในชุมชนวิชาการ: เลเซอร์ไมโครคาวิตี้ ซึ่งสามารถให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารได้อย่างมีนัยสำคัญในปริมาตรขนาดเล็ก การรวมไมโครคาวิตี้เข้ากับระบบที่ซับซ้อน เช่น การนำขอบเขตของโพรงที่ไม่สม่ำเสมอหรือผิดปกติมาใช้ หรือการนำสื่อการทำงานที่ซับซ้อนหรือผิดปกติเข้าไปในไมโครคาวิตี้ จะช่วยเพิ่มระดับอิสระของเอาต์พุตเลเซอร์ ลักษณะทางกายภาพที่ไม่โคลนของโพรงที่ไม่สม่ำเสมอทำให้มีวิธีการควบคุมพารามิเตอร์ของเลเซอร์แบบหลายมิติ และสามารถขยายศักยภาพในการใช้งานได้

ระบบสุ่มที่แตกต่างกันเลเซอร์ไมโครคาวิตี้
ในบทความนี้ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มได้รับการจำแนกตามขนาดโพรงที่แตกต่างกันเป็นครั้งแรก ความแตกต่างนี้ไม่เพียงเน้นย้ำถึงลักษณะเอาต์พุตเฉพาะของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มในมิติต่างๆ เท่านั้น แต่ยังชี้แจงข้อดีของความแตกต่างของขนาดไมโครคาวิตี้แบบสุ่มในสาขาการควบคุมและการใช้งานต่างๆ อีกด้วย ไมโครคาวิตี้โซลิดสเตตสามมิติโดยปกติจะมีปริมาตรโหมดที่เล็กกว่า จึงทำให้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงและสสารที่แรงขึ้นได้ เนื่องจากมีโครงสร้างปิดสามมิติ สนามแสงจึงสามารถระบุตำแหน่งได้อย่างชัดเจนในสามมิติ โดยมักจะมีปัจจัยคุณภาพ (Q-factor) สูง ลักษณะเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง การจัดเก็บโฟตอน การประมวลผลข้อมูลควอนตัม และสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ ระบบฟิล์มบางสองมิติแบบเปิดเป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับการสร้างโครงสร้างระนาบที่ไม่เป็นระเบียบ เนื่องจากเป็นระนาบไดอิเล็กทริกแบบไม่เป็นระเบียบสองมิติที่มีอัตราขยายและการกระเจิงแบบบูรณาการ ระบบฟิล์มบางจึงสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างเลเซอร์แบบสุ่มได้อย่างแข็งขัน เอฟเฟกต์ของท่อนำคลื่นระนาบทำให้การจับคู่และการรวบรวมเลเซอร์ง่ายขึ้น เมื่อขนาดของโพรงลดลงอีก การรวมสื่อตอบรับและเกนเข้าในท่อนำคลื่นแบบมิติเดียวสามารถยับยั้งการกระเจิงของแสงในแนวรัศมีได้ ขณะเดียวกันก็เพิ่มการสั่นพ้องและการจับคู่แสงในแนวแกน วิธีการรวมนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการสร้างและการจับคู่เลเซอร์ในที่สุด

ลักษณะการควบคุมของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม
ตัวบ่งชี้เลเซอร์แบบดั้งเดิมหลายตัว เช่น ความสอดคล้อง ขีดจำกัด ทิศทางเอาต์พุต และลักษณะโพลาไรเซชัน เป็นเกณฑ์สำคัญในการวัดประสิทธิภาพเอาต์พุตของเลเซอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์แบบดั้งเดิมที่มีโพรงสมมาตรคงที่ เลเซอร์ไมโครแควิตี้แบบสุ่มมีความยืดหยุ่นมากกว่าในการควบคุมพารามิเตอร์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในหลายมิติ เช่น โดเมนเวลา โดเมนสเปกตรัม และโดเมนเชิงพื้นที่ ซึ่งเน้นย้ำถึงการควบคุมหลายมิติของเลเซอร์ไมโครแควิตี้แบบสุ่ม

ลักษณะการใช้งานของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม
ความสอดคล้องเชิงพื้นที่ต่ำ โหมดสุ่ม และความไวต่อสภาพแวดล้อมเป็นปัจจัยที่เอื้ออำนวยมากมายสำหรับการใช้เลเซอร์ไมโครคาวิตี้สุ่ม ด้วยโซลูชันการควบคุมโหมดและการควบคุมทิศทางของเลเซอร์สุ่ม แหล่งกำเนิดแสงเฉพาะตัวนี้จึงถูกนำมาใช้เพิ่มมากขึ้นในด้านการถ่ายภาพ การวินิจฉัยทางการแพทย์ การตรวจจับ การสื่อสารข้อมูล และสาขาอื่นๆ
เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มที่มีความผิดปกติในระดับไมโครและนาโนนั้นมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมเป็นอย่างมาก และลักษณะพารามิเตอร์ของเลเซอร์สามารถตอบสนองต่อตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนต่างๆ ที่ตรวจสอบสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ค่า pH ความเข้มข้นของของเหลว ดัชนีการหักเหของแสง เป็นต้น ซึ่งสร้างแพลตฟอร์มที่เหนือกว่าสำหรับการรับรู้การใช้งานที่มีความไวสูง ในสาขาการถ่ายภาพ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มที่เหมาะสมที่สุดแหล่งกำเนิดแสงควรมีความหนาแน่นของสเปกตรัมสูง เอาต์พุตทิศทางที่แข็งแกร่ง และความสอดคล้องเชิงพื้นที่ต่ำเพื่อป้องกันเอฟเฟกต์สเปกเคิลรบกวน นักวิจัยได้สาธิตข้อดีของเลเซอร์แบบสุ่มสำหรับการสร้างภาพแบบไม่มีสเปกเคิลในเพอรอฟสไกต์ ไบโอฟิล์ม ตัวกระจายคริสตัลเหลว และตัวพาเนื้อเยื่อเซลล์ ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มสามารถส่งข้อมูลที่กระจัดกระจายจากโฮสต์ทางชีวภาพได้ และได้รับการนำไปใช้เพื่อตรวจจับเนื้อเยื่อทางชีวภาพต่างๆ ได้สำเร็จ ซึ่งให้ความสะดวกในการวินิจฉัยทางการแพทย์ที่ไม่รุกราน

ในอนาคต การวิเคราะห์เชิงระบบของโครงสร้างไมโครคาวิตี้ที่ผิดปกติและกลไกการสร้างเลเซอร์ที่ซับซ้อนจะสมบูรณ์ยิ่งขึ้น ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์วัสดุและนาโนเทคโนโลยี คาดว่าจะมีการผลิตโครงสร้างไมโครคาวิตี้ที่ผิดปกติที่ละเอียดและใช้งานได้จริงมากขึ้น ซึ่งมีศักยภาพอย่างมากในการส่งเสริมการวิจัยพื้นฐานและการใช้งานจริง