Lasers complexes à microcavité, des états ordonnés aux états désordonnés

Lasers complexes à microcavité, des états ordonnés aux états désordonnés

Un laser classique se compose de trois éléments de base : une source de pompage, un milieu amplificateur qui amplifie le rayonnement stimulé et une cavité qui génère une résonance optique. Lorsque la taille de la cavité est modifiée,laserProche de l'échelle micrométrique ou submicrométrique, les lasers à microcavités, capables d'obtenir une interaction significative entre la lumière et la matière dans un volume réduit, sont devenus l'un des pôles de recherche actuels de la communauté universitaire. L'association de microcavités à des systèmes complexes, par exemple en introduisant des limites de cavité irrégulières ou désordonnées, ou en introduisant des milieux de travail complexes ou désordonnés dans les microcavités, augmentera le degré de liberté de la sortie laser. Les caractéristiques physiques non clonantes des cavités désordonnées offrent des méthodes de contrôle multidimensionnel des paramètres laser et peuvent élargir son potentiel d'application.

Différents systèmes de hasardlasers à microcavité
Dans cet article, les lasers à microcavité aléatoire sont classés pour la première fois selon différentes dimensions de cavité. Cette distinction met non seulement en évidence les caractéristiques de sortie uniques du laser à microcavité aléatoire dans différentes dimensions, mais clarifie également les avantages de la différence de taille de la microcavité aléatoire dans divers domaines réglementaires et d'application. La microcavité solide tridimensionnelle présente généralement un volume de mode plus petit, ce qui permet une interaction lumière-matière plus forte. Grâce à sa structure tridimensionnelle fermée, le champ lumineux peut être hautement localisé en trois dimensions, souvent avec un facteur de qualité (facteur Q) élevé. Ces caractéristiques le rendent adapté à la détection de haute précision, au stockage de photons, au traitement de l'information quantique et à d'autres domaines technologiques de pointe. Le système bidimensionnel ouvert à couches minces constitue une plateforme idéale pour la construction de structures planaires désordonnées. En tant que plan diélectrique désordonné bidimensionnel avec gain et diffusion intégrés, le système à couches minces peut participer activement à la génération de lasers aléatoires. L'effet guide d'ondes planaire facilite le couplage et la collecte laser. Grâce à la réduction des dimensions de la cavité, l'intégration de milieux de rétroaction et de gain dans le guide d'ondes unidimensionnel permet de supprimer la diffusion radiale de la lumière tout en améliorant la résonance et le couplage de la lumière axiale. Cette approche d'intégration améliore in fine l'efficacité de la génération et du couplage laser.

Caractéristiques réglementaires des lasers à microcavité aléatoire
De nombreux indicateurs des lasers traditionnels, tels que la cohérence, le seuil, la direction de sortie et les caractéristiques de polarisation, constituent des critères clés pour mesurer les performances de sortie des lasers. Comparé aux lasers conventionnels à cavités symétriques fixes, le laser à microcavité aléatoire offre une plus grande flexibilité dans la régulation des paramètres, ce qui se reflète dans plusieurs dimensions, notamment temporelles, spectrales et spatiales, soulignant ainsi la contrôlabilité multidimensionnelle du laser à microcavité aléatoire.

Caractéristiques d'application des lasers à microcavité aléatoire
La faible cohérence spatiale, le caractère aléatoire des modes et la sensibilité à l'environnement constituent de nombreux facteurs favorables à l'application des lasers à microcavité stochastiques. Grâce à la solution de contrôle de mode et de direction du laser aléatoire, cette source lumineuse unique est de plus en plus utilisée en imagerie, diagnostic médical, détection, communication d'informations et dans d'autres domaines.
Laser à microcavité désordonnée à l'échelle micro et nanométrique, le laser à microcavité aléatoire est très sensible aux variations environnementales. Ses caractéristiques paramétriques permettent de réagir à divers indicateurs sensibles de l'environnement extérieur, tels que la température, l'humidité, le pH, la concentration en liquide, l'indice de réfraction, etc., créant ainsi une plateforme performante pour la réalisation d'applications de détection haute sensibilité. Dans le domaine de l'imagerie, le laser à microcavité aléatoire est idéal.source de lumièreLes lasers à microcavité aléatoire doivent présenter une densité spectrale élevée, une sortie directionnelle puissante et une faible cohérence spatiale afin d'éviter les effets de speckle interférents. Les chercheurs ont démontré les avantages des lasers aléatoires pour l'imagerie sans speckle dans les pérovskites, les biofilms, les diffuseurs à cristaux liquides et les supports de tissus cellulaires. En diagnostic médical, le laser à microcavité aléatoire peut transporter des informations diffusées par l'hôte biologique et a été appliqué avec succès à la détection de divers tissus biologiques, ce qui facilite le diagnostic médical non invasif.

À l'avenir, l'analyse systématique des structures de microcavités désordonnées et des mécanismes complexes de génération laser gagnera en précision. Grâce aux progrès constants de la science des matériaux et des nanotechnologies, on s'attend à la fabrication de structures de microcavités désordonnées plus fines et fonctionnelles, ce qui représente un potentiel considérable pour la recherche fondamentale et les applications pratiques.