เลเซอร์ที่ซับซ้อนแบบ Microcavity จากคำสั่งไปสู่สถานะที่ไม่เป็นระเบียบ
เลเซอร์ทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานสามประการ ได้แก่ แหล่งกำเนิดปั๊ม ตัวกลางเกนที่ขยายการแผ่รังสีที่ถูกกระตุ้น และโครงสร้างช่องที่สร้างเสียงสะท้อนทางแสง เมื่อช่องมีขนาดที่ใหญ่ขึ้นเลเซอร์อยู่ใกล้กับระดับไมครอนหรือซับไมครอน และได้กลายเป็นหนึ่งในจุดสนใจการวิจัยในปัจจุบันในชุมชนวิชาการ: เลเซอร์ไมโครคาวิตี้ ซึ่งสามารถบรรลุปฏิกิริยาระหว่างแสงและสสารอย่างมีนัยสำคัญในปริมาณที่น้อย การรวมไมโครคาวิตีเข้ากับระบบที่ซับซ้อน เช่น การแนะนำขอบเขตของโพรงที่ผิดปกติหรือไม่เป็นระเบียบ หรือการนำสื่อการทำงานที่ซับซ้อนหรือไม่เป็นระเบียบเข้าไปในไมโครคาวิตี จะเพิ่มระดับความอิสระของเอาท์พุตเลเซอร์ ลักษณะทางกายภาพที่ไม่ใช่การโคลนนิ่งของโพรงที่ไม่เป็นระเบียบทำให้มีวิธีการควบคุมพารามิเตอร์เลเซอร์หลายมิติ และสามารถขยายศักยภาพการใช้งานได้
ระบบสุ่มต่างๆเลเซอร์ไมโครคาวิตี
ในบทความนี้ เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มจะถูกจำแนกตามขนาดคาวิตีที่แตกต่างกันเป็นครั้งแรก ความแตกต่างนี้ไม่เพียงแต่เน้นย้ำถึงคุณลักษณะเอาต์พุตที่เป็นเอกลักษณ์ของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่มในขนาดที่แตกต่างกัน แต่ยังทำให้ชัดเจนถึงข้อดีของความแตกต่างของขนาดของไมโครคาวิตีแบบสุ่มในสาขากฎระเบียบและการใช้งานต่างๆ ไมโครคาวิตีโซลิดสเตตสามมิติมักจะมีปริมาตรของโหมดที่เล็กกว่า ดังนั้นจึงได้รับแสงที่แรงกว่าและปฏิกิริยาระหว่างสสาร เนื่องจากโครงสร้างปิดแบบสามมิติ สนามแสงจึงสามารถแปลเป็นสามมิติได้สูง โดยมักจะมีปัจจัยคุณภาพสูง (Q-factor) คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง การจัดเก็บโฟตอน การประมวลผลข้อมูลควอนตัม และสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ ระบบฟิล์มบางสองมิติแบบเปิดเป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสำหรับการสร้างโครงสร้างระนาบที่ไม่เป็นระเบียบ เนื่องจากระนาบไดอิเล็กตริกที่ไม่เป็นระเบียบสองมิติที่มีอัตราขยายและการกระเจิงแบบบูรณาการ ระบบฟิล์มบางจึงสามารถมีส่วนร่วมในการสร้างเลเซอร์แบบสุ่มได้อย่างแข็งขัน เอฟเฟกต์ท่อนำคลื่นระนาบช่วยให้การเชื่อมต่อและการรวบรวมเลเซอร์ง่ายขึ้น เมื่อขนาดช่องลดลงอีก การรวมฟีดแบ็คและสื่อรับเข้ากับท่อนำคลื่นแบบหนึ่งมิติสามารถลดการกระเจิงของแสงในแนวรัศมี ในขณะเดียวกันก็เพิ่มการสั่นพ้องของแสงตามแนวแกนและการมีเพศสัมพันธ์ วิธีการบูรณาการนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการสร้างและการเชื่อมต่อเลเซอร์ในที่สุด
ลักษณะการควบคุมของเลเซอร์ไมโครคาวิตีแบบสุ่ม
ตัวบ่งชี้หลายอย่างของเลเซอร์แบบดั้งเดิม เช่น ความเชื่อมโยงกัน ขีดจำกัด ทิศทางเอาต์พุต และคุณลักษณะโพลาไรซ์ เป็นเกณฑ์สำคัญในการวัดประสิทธิภาพเอาต์พุตของเลเซอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์ทั่วไปที่มีโพรงสมมาตรคงที่ เลเซอร์ไมโครคาวิตีแบบสุ่มให้ความยืดหยุ่นมากกว่าในการควบคุมพารามิเตอร์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นในหลายมิติ รวมถึงโดเมนเวลา โดเมนสเปกตรัม และโดเมนเชิงพื้นที่ โดยเน้นที่การควบคุมหลายมิติของเลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม
ลักษณะการใช้งานของเลเซอร์ไมโครคาวิตีแบบสุ่ม
การเชื่อมโยงกันเชิงพื้นที่ต่ำ การสุ่มของโหมด และความไวต่อสภาพแวดล้อมเป็นปัจจัยที่เอื้ออำนวยหลายประการสำหรับการประยุกต์ใช้เลเซอร์ไมโครคาวิตี้แบบสุ่ม ด้วยโซลูชันการควบคุมโหมดและการควบคุมทิศทางของเลเซอร์แบบสุ่ม แหล่งกำเนิดแสงที่เป็นเอกลักษณ์นี้จึงถูกนำมาใช้มากขึ้นในการถ่ายภาพ การวินิจฉัยทางการแพทย์ การตรวจจับ การสื่อสารข้อมูล และสาขาอื่นๆ
เนื่องจากเลเซอร์ไมโครคาวิตีที่ไม่เป็นระเบียบในระดับไมโครและนาโน เลเซอร์ไมโครคาวิตีแบบสุ่มจึงมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมอย่างมาก และคุณลักษณะแบบพาราเมตริกสามารถตอบสนองต่อตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนต่างๆ ที่ตรวจสอบสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น อุณหภูมิ ความชื้น pH ความเข้มข้นของของเหลว ดัชนีการหักเหของแสง ฯลฯ ซึ่งสร้างแพลตฟอร์มที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งานการตรวจจับความไวสูง ในด้านการถ่ายภาพอุดมคติแหล่งกำเนิดแสงควรมีความหนาแน่นของสเปกตรัมสูง เอาต์พุตทิศทางที่แข็งแกร่ง และการเชื่อมโยงเชิงพื้นที่ต่ำเพื่อป้องกันผลกระทบจากจุดรบกวน นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงข้อดีของเลเซอร์แบบสุ่มสำหรับการถ่ายภาพที่ปราศจากจุดในเพอร์รอฟสไกต์ ไบโอฟิล์ม เครื่องกระจายคริสตัลเหลว และพาหะของเนื้อเยื่อเซลล์ ในการวินิจฉัยทางการแพทย์ เลเซอร์ไมโครคาวิตีแบบสุ่มสามารถนำข้อมูลที่กระจัดกระจายจากโฮสต์ทางชีวภาพ และนำไปใช้ในการตรวจจับเนื้อเยื่อชีวภาพต่างๆ ได้สำเร็จ ซึ่งให้ความสะดวกสำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์แบบไม่รุกราน
ในอนาคต การวิเคราะห์อย่างเป็นระบบของโครงสร้าง microcavity ที่ไม่เป็นระเบียบและกลไกการสร้างเลเซอร์ที่ซับซ้อนจะมีความสมบูรณ์มากขึ้น ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี คาดว่าจะมีการผลิตโครงสร้างโพรงขนาดเล็กที่ไม่เป็นระเบียบที่ละเอียดและใช้งานได้มากขึ้น ซึ่งมีศักยภาพที่ดีในการส่งเสริมการวิจัยขั้นพื้นฐานและการใช้งานจริง
เวลาโพสต์: 05 พ.ย.-2024