Laserau cymhleth microceudod o gyflyrau trefnus i gyflyrau anhrefnus

Laserau cymhleth microceudod o gyflyrau trefnus i gyflyrau anhrefnus

Mae laser nodweddiadol yn cynnwys tair elfen sylfaenol: ffynhonnell pwmp, cyfrwng ennill sy'n mwyhau'r ymbelydredd wedi'i ysgogi, a strwythur ceudod sy'n cynhyrchu cyseiniant optegol. Pan fydd maint y ceudod ynlaseryn agos at y lefel micron neu is-micron, mae wedi dod yn un o'r mannau ymchwil cyfredol yn y gymuned academaidd: laserau microceudod, a all gyflawni rhyngweithio sylweddol rhwng golau a mater mewn cyfaint bach. Bydd cyfuno microceudodau â systemau cymhleth, megis cyflwyno ffiniau ceudod afreolaidd neu anhrefnus, neu gyflwyno cyfryngau gweithio cymhleth neu anhrefnus i ficroceudodau, yn cynyddu gradd rhyddid allbwn laser. Mae nodweddion di-glonio ffisegol ceudodau anhrefnus yn dod â dulliau rheoli amlddimensiwn o baramedrau laser, a gallant ehangu ei botensial cymhwysiad.

Systemau gwahanol o haplaserau microceudod
Yn y papur hwn, mae laserau microceudod ar hap yn cael eu dosbarthu o wahanol ddimensiynau ceudod am y tro cyntaf. Mae'r gwahaniaeth hwn nid yn unig yn tynnu sylw at nodweddion allbwn unigryw'r laser microceudod ar hap mewn gwahanol ddimensiynau, ond mae hefyd yn egluro manteision y gwahaniaeth maint o'r microceudod ar hap mewn amrywiol feysydd rheoleiddio a chymwysiadau. Fel arfer mae gan y microceudod cyflwr solet tri dimensiwn gyfaint modd llai, gan gyflawni rhyngweithio golau a mater cryfach. Oherwydd ei strwythur caeedig tri dimensiwn, gellir lleoleiddio'r maes golau yn fawr mewn tri dimensiwn, yn aml gyda ffactor ansawdd uchel (ffactor-Q). Mae'r nodweddion hyn yn ei gwneud yn addas ar gyfer synhwyro manwl gywir, storio ffotonau, prosesu gwybodaeth cwantwm a meysydd technoleg uwch eraill. Mae'r system ffilm denau dau ddimensiwn agored yn llwyfan delfrydol ar gyfer adeiladu strwythurau planar anhrefnus. Fel plân dielectrig anhrefnus dau ddimensiwn gydag ennill a gwasgariad integredig, gall y system ffilm denau gymryd rhan weithredol yn y broses o gynhyrchu laser ar hap. Mae effaith y ton-dywysydd planar yn gwneud y cyplu a'r casglu laser yn haws. Gyda dimensiwn y ceudod wedi'i leihau ymhellach, gall integreiddio cyfryngau adborth ac ennill i'r tonfedd un dimensiwn atal gwasgariad golau rheiddiol wrth wella cyseiniant a chyplu golau echelinol. Yn y pen draw, mae'r dull integreiddio hwn yn gwella effeithlonrwydd cynhyrchu a chyplu laser.

Nodweddion rheoleiddio laserau microceudod ar hap
Mae llawer o ddangosyddion laserau traddodiadol, megis cydlyniant, trothwy, cyfeiriad allbwn a nodweddion polareiddio, yn feini prawf allweddol i fesur perfformiad allbwn laserau. O'i gymharu â laserau confensiynol â cheudodau cymesur sefydlog, mae'r laser microceudod ar hap yn darparu mwy o hyblygrwydd wrth reoleiddio paramedrau, sy'n cael ei adlewyrchu mewn dimensiynau lluosog gan gynnwys parth amser, parth sbectrol a pharth gofodol, gan amlygu rheolaeth aml-ddimensiwn laser microceudod ar hap.

Nodweddion cymhwysiad laserau microceudod ar hap
Mae cydlyniant gofodol isel, hap-ddull a sensitifrwydd i'r amgylchedd yn darparu llawer o ffactorau ffafriol ar gyfer cymhwyso laserau microceudod stocastig. Gyda datrysiad rheoli modd a rheoli cyfeiriad laser ar hap, defnyddir y ffynhonnell golau unigryw hon fwyfwy mewn delweddu, diagnosis meddygol, synhwyro, cyfathrebu gwybodaeth a meysydd eraill.
Fel laser micro-geudod anhrefnus ar raddfa micro a nano, mae'r laser micro-geudod ar hap yn sensitif iawn i newidiadau amgylcheddol, a gall ei nodweddion parametrig ymateb i amrywiol ddangosyddion sensitif sy'n monitro'r amgylchedd allanol, megis tymheredd, lleithder, pH, crynodiad hylif, mynegai plygiannol, ac ati, gan greu llwyfan uwchraddol ar gyfer gwireddu cymwysiadau synhwyro sensitifrwydd uchel. Ym maes delweddu, y delfrydolffynhonnell golaudylai fod â dwysedd sbectrol uchel, allbwn cyfeiriadol cryf a chydlyniant gofodol isel i atal effeithiau brycheuyn ymyrraeth. Dangosodd yr ymchwilwyr fanteision laserau ar hap ar gyfer delweddu di-frycheuyn mewn perovskite, biofilm, gwasgarwyr crisial hylif a chludwyr meinwe celloedd. Mewn diagnosis meddygol, gall laser microceudod ar hap gario gwybodaeth wasgaredig o westeiwr biolegol, ac mae wedi'i gymhwyso'n llwyddiannus i ganfod amrywiol feinweoedd biolegol, sy'n darparu cyfleustra ar gyfer diagnosis meddygol anfewnwthiol.

Yn y dyfodol, bydd dadansoddiad systematig o strwythurau microceudod anhrefnus a mecanweithiau cynhyrchu laser cymhleth yn dod yn fwy cyflawn. Gyda chynnydd parhaus gwyddor deunyddiau a nanotechnoleg, disgwylir y bydd mwy o strwythurau microceudod anhrefnus mân a swyddogaethol yn cael eu cynhyrchu, sydd â photensial mawr i hyrwyddo ymchwil sylfaenol a chymwysiadau ymarferol.