Random laser
சீரற்ற லேசர் (ஆர். எல்) என்பது ஒரு லேசர் ஆகும், இதில் சிதறல் துகள்கள் மூலம் ஒளியியல் பின்னூட்டம் வழங்கப்படுகிறது. வழக்கமான லேசர்களைப் போலவே, ஒளியியல் பெருக்கத்திற்கு ஒரு ஆதாய ஊடகம் தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், ஃபேப்ரி-பெரட் துவாரங்கள் மற்றும் விநியோகிக்கப்பட்ட பின்னூட்ட லேசர்களுக்கு மாறாக, ஆர். எல். களில் பிரதிபலிப்பு மேற்பரப்புகள் அல்லது விநியோகிக்கப்பட்ட கால கட்டமைப்புகள் எதுவும் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை, ஏனெனில் ஒளி ஒரு செயலில் உள்ள பகுதியில் பரவக்கூடிய கூறுகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, அவை ஆதாய ஊடகத்திற்குள் இடஞ்சார்ந்த முறையில் விநியோகிக்கப்படலாம் அல்லது விநியோகிக்கப்படாமல் போகலாம். சீரற்ற லேசரின் பின்னணியில் உள்ள முக்கிய கொள்கை ஒழுங்கற்ற ஊடகத்துடன் ஒளி பாதையை அதிகரிப்பதாகும்; இது பரவலான ஒழுங்கற்ற ஊடகத்தால் அல்லது லேசர் செயலில் உள்ள பின்னணியுடன் ஒழுங்கற்ற ஊடகத்தில் வலுவான உள்ளூர்மயமாக்கலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் செய்யப்படலாம். பல்வேறு வகையான பொருட்களிலிருந்து சீரற்ற லேசிங் பதிவாகியுள்ளது, எ. கா. சாயம் மற்றும் சிதறல் துகள்களின் கூழ்மக் கரைசல்கள், குறைக்கடத்தி பொடிகள், குறைக்கடத்தி பாலிக்ரிஸ்டலின் மெல்லிய படலங்கள், ஒளியியல் இழைகள் மற்றும் பாலிமர்கள். குறைந்த இடஞ்சார்ந்த ஒத்திசைவு மற்றும் லேசர் போன்ற ஆற்றல் மாற்ற செயல்திறன் கொண்ட வெளியீட்டு உமிழ்வு காரணமாக, ஆர். எல். க்கள் ஆற்றல் திறனுள்ள ஒளிரும் பயன்பாடுகளுக்கான கவர்ச்சிகரமான சாதனங்களாகும். சீரற்ற லேசிங் என்ற கருத்து நேரத்தை மாற்றியமைக்கலாம், இதன் விளைவாக சீரற்ற ஆன்டி-லேசர் ஏற்படுகிறது, இது ஒரு ஒழுங்கற்ற ஊடகமாகும், இது உள்வரும் ஒத்திசைவான கதிர்வீச்சை முழுமையாக உறிஞ்சும். செயல்பாட்டின் கோட்பாடுகள் ஆர். எல். களின் செயல்பாட்டின் கொள்கை விரிவாக விவாதிக்கப்பட்டு வெவ்வேறு தத்துவார்த்த அணுகுமுறைகள் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளன (குறிப்புகளைப் பார்க்கவும்). வழக்கமான லேசர்களைப் போலவே, ஆர். எல் இன் முக்கிய கூறுகள் பெருக்கம் மற்றும் பின்னூட்டம் ஆகும், இதில் உந்தப்பட்ட ஆதாய ஊடகம் மற்றும் சிதறல் துகள்கள் மூலம் பின்னூட்டம் மூலம் பெருக்கம் வழங்கப்படுகிறது. விநியோகிக்கப்பட்ட பின்னூட்டம் என்பது மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் கட்டமைப்பாகும், இதில் சிதறல் துகள்கள் உட்பொதிக்கப்பட்டு தோராயமாக ஆதாய ஊடகத்தில் விநியோகிக்கப்படுகின்றன. விநியோகிக்கப்பட்ட பின்னூட்டத்திற்கு மாறாக, இடஞ்சார்ந்த உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட பின்னூட்டத்தில் ஆர். எல். களில், ஆதாயமும் பின்னூட்டமும் இடஞ்சார்ந்த முறையில் சிதறல் ஊடகத்தால் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட ஆதாய ஊடகத்துடன் பிரிக்கப்படுகின்றன, அவை பின்னூட்ட கூறுகள் மற்றும் வெளியீட்டு இணைப்பிகளாக செயல்படுகின்றன. இரண்டு கட்டமைப்புகளிலும், அலைநீளங்களின் முழு எண் கொண்ட மூடிய சுழல்கள் ஏற்பட்டால் அதிர்வு மற்றும் லேசிங் முறைகள் உள்ளன. ஒரு சிதறல் துகள் சம்பவ அலைக்கு ஒரு சீரற்ற (கணிக்க முடியாத) கட்ட பங்களிப்பைச் சேர்க்கிறது. சிதறிய அலை பரவுகிறது மற்றும் மீண்டும் சிதறடிக்கப்படுகிறது, மேலும் சீரற்ற கட்ட பங்களிப்புகளைச் சேர்க்கிறது. ஒரு மூடிய சுழற்சியில் உள்ள அனைத்து கட்ட பங்களிப்புகளும் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் 2π இன் முழு எண் பெருக்கிக்கு கூட்டாக இருந்தால், அந்த அதிர்வெண்ணில் ஒரு அதிர்வெண் முறை இருக்க அனுமதிக்கப்படுகிறது. உமிழ்வு ஆட்சிகள் முதல் அறிக்கைகளிலிருந்து, ஆர். எல். களிலிருந்து இரண்டு வெவ்வேறு நிறமாலை கையொப்பங்கள் காணப்படுகின்றன. ஒத்ததிர்வு இல்லாத உமிழ்வு (ஒத்திசைவற்ற அல்லது வீச்சு-மட்டும் உமிழ்வு என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது) சில நானோமீட்டர்களின் எஃப். டபிள்யூ. எச். எம் உடன் ஒற்றை உச்ச ஸ்பெக்ட்ரம் மற்றும் ஒத்ததிர்வு உமிழ்வு (ஒத்திசைவான உமிழ்வு என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது), துணை-நானோமீட்டர் லைன்விட்த்துகளுடன் பல குறுகிய சிகரங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, தோராயமாக அதிர்வெண்ணில் விநியோகிக்கப்படுகிறது. முந்தைய பெயரிடல் நிகழ்வுகளின் விளக்கத்தின் காரணமாகும், ஏனெனில் அதிர்வு நிலையில் காணப்பட்ட துணை-நானோமீட்டர் லைன்விட்த்துகளுடன் கூர்மையான அதிர்வுகள் ஒளியியல் கட்டத்தில் இருந்து ஒருவித பங்களிப்பை பரிந்துரைத்தன, அதே நேரத்தில் அதிர்வு இல்லாத ஆட்சி சிதறிய ஒளியின் பெருக்கம் என்று புரிந்து கொள்ளப்படுகிறது பெருக்கப்பட்ட ஃபோட்டான்களுக்கு இடையில் நிலையான கட்ட உறவு இல்லை. பொதுவாக, செயல்பாட்டின் இரண்டு ஆட்சிகளும் விநியோகிக்கப்பட்ட பின்னூட்ட ஆர். எல். களில் பரவும் தனிமத்தின் சிதறல் பண்புகளுக்குக் காரணம்ஃ ஒரு பலவீனமான (அதிக) சிதறல் ஊடகம், உமிழ்வு அலைநீளத்தை விட (ஒப்பிடக்கூடிய) போக்குவரத்து சராசரி இலவச பாதையைக் கொண்டிருப்பது அதிர்வு இல்லாத (அதிர்வு) சீரற்ற லேசிங் உமிழ்வை உருவாக்குகிறது. செயல்பாட்டின் ஆட்சி பயன்பாட்டில் உள்ள பொருளை மட்டுமல்ல, பம்ப் அளவு மற்றும் வடிவத்தையும் சார்ந்துள்ளது என்பது சமீபத்தில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இது ஒத்ததிர்வு இல்லாத ஆட்சி உண்மையில் அதிக எண்ணிக்கையிலான குறுகிய முறைகளைக் கொண்டுள்ளது என்று பரிந்துரைத்தது, அவை இடம் மற்றும் அதிர்வெண்ணில் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்பட்டு வலுவாக ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன, ஆதாய வளைவு மற்றும் பெருக்கப்பட்ட தன்னிச்சையான உமிழ்வுடன் ஒப்பிடும்போது குறுகிய எஃப். டபிள்யூ. எச். எம் உடன் ஒற்றை உச்ச ஸ்பெக்ட்ரமாக வீழ்ச்சியடைகின்றன. ஒத்ததிர்வு ஆட்சியில், குறைவான முறைகள் உற்சாகமாக உள்ளன, அவை ஆதாயத்திற்காக ஒருவருக்கொருவர் போட்டியிடுவதில்லை மற்றும் ஒன்றாக ஜோடி செய்யாது. ஆண்டர்சன் உள்ளூர்மயமாக்கல் என்பது எலக்ட்ரான்கள் ஒழுங்கற்ற உலோக கட்டமைப்பில் சிக்கும்போது ஏற்படும் ஒரு நன்கு அறியப்பட்ட நிகழ்வாகும், மேலும் இந்த உலோகம் கடத்தியில் இருந்து இன்சுலேட்டருக்கு ஒரு கட்ட மாற்றத்தின் வழியாக செல்கிறது. இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஆண்டர்சன்-உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்டவை என்று கூறப்படுகிறது. இந்த உள்ளூர்மயமாக்கலுக்கான நிபந்தனைகள் என்னவென்றால், உலோகத்தில் (பிற எலக்ட்ரான்கள், சுழல்கள் போன்றவை) சிதறல்களின் அதிக அடர்த்தி உள்ளது. இலவச எலக்ட்ரான்கள் ஒற்றை சுழல் பாதையைப் பின்பற்ற காரணமாகும். ஃபோட்டான்களுக்கும் எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையிலான ஒப்புமை ஒரு சிதறல் ஊடகத்தின் மூலம் பரவும் ஃபோட்டான்களையும் ஆண்டர்சன்-உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்டதாகக் கருதலாம் என்ற பார்வையை ஊக்குவித்துள்ளது. இதன் படி, ஃபோட்டான் அலை-திசையன் k இன் விகிதத்தை விவரிக்கும் அயோஃப்-ரெகல் அளவுகோல், இலவச பாதையைக் குறிக்கிறது (ஒரு ஃபோட்டானுடன் எதுவும் மோதவில்லை) l, பூர்த்தி செய்யப்பட்டால்ஃ kl <1, பின்னர் எலக்ட்ரான்கள் ஆண்டர்சன் உள்ளூர்மயமாக்கலின் கீழ் சிக்கியிருப்பதைக் காணும் அதே வழியில் ஃபோட்டான்கள் சிக்கிக் கொள்ளும் நிகழ்தகவு உள்ளது. இந்த வழியில், ஃபோட்டான் சிக்கியிருக்கும் போது, சிதறல்கள் ஒளியியல் குழியாக செயல்படக்கூடும். சிதறல்கள் இருக்கும் ஆதாய ஊடகம் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு ஏற்பட அனுமதிக்கும். ஒரு சாதாரண லேசரைப் போலவே, இழப்புகளை விட ஆதாயம் அதிகமாக இருந்தால், லேசிங் வாசல் உடைக்கப்பட்டு லேசிங் ஏற்படலாம். இந்த வளையத்தில் பயணிக்கும் ஃபோட்டான்களும் ஒருவருக்கொருவர் தலையிடும். நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட குழி நீளம் (1-10 μm) குறுக்கீடு ஆக்கபூர்வமானது என்பதை உறுதி செய்யும் மற்றும் சில முறைகள் ஊசலாட அனுமதிக்கும். ஆதாயத்திற்கான போட்டி லேசிங் வரம்பை அடைந்தவுடன் ஒரு முறை ஊசலாட அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், சீரற்ற-லேசர் கோட்பாடு கோட்பாடு, சீரற்ற ஊடகங்களை பெருக்குவதில் பல சிதறல்களுக்கு ஆண்டர்சன் ஒளியின் உள்ளூர்மயமாக்கல் ஏற்படாது என்பதைக் காட்டுகிறது, இருப்பினும் அந்த உண்மையை நிரூபிக்க குறுக்கீடுகளின் கணக்கீடு அவசியம். மாறாக, பலவீனமான உள்ளூர்மயமாக்கல் செயல்முறைகள் என்று அழைக்கப்படுவதை நிரூபிக்க முடியும், ஆனால் அந்த வழிமுறைகள் முறை புள்ளிவிவரங்களில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றனவா இல்லையா என்பது தெளிவாக விவாதிக்கப்படுகிறது. இந்த பலவீனமான உள்ளூர்மயமாக்கல் செயல்முறைகள் சீரற்ற லேசிங்கின் தொடக்கத்திற்கான ஆளும் நிகழ்வுகள் அல்ல என்பதை சமீபத்திய ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. kl> 1 க்கு சீரற்ற லேசிங் ஏற்படுகிறது. இது சோதனை கண்டுபிடிப்புகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. சரியாக "மூடிய சுழல்களில்" ஒளியின் பயணம் வரையறுக்கப்பட்ட லேசிங் புள்ளிகளின் நிகழ்வை உள்ளுணர்வாக விளக்கும் என்றாலும், கேள்வி இன்னும் திறந்திருக்கும், எ. கா. தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு செயல்முறைகள் அந்த செயல்முறைகளுடன் தொடர்புடையவை. இருப்பினும், "முன்கூட்டிய துவாரங்கள்" கோட்பாடு உறுதிப்படுத்தப்படவில்லை. லேசிங் வரம்பை மீறுவதற்குத் தேவையான ஆதாய ஊடகத்தின் வழக்கமான அளவுகள் சிதறல் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது. பயன்பாடுகள் இந்த புலம் ஒப்பீட்டளவில் இளமையாக உள்ளது, எனவே பல உணரப்பட்ட பயன்பாடுகள் இல்லை. இருப்பினும், ZnO ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட சீரற்ற லேசர்கள் மின்சாரத்தால் செலுத்தப்படும் புற ஊதா லேசர்கள், பயோசென்சர்கள் மற்றும் ஒளியியல் தகவல் செயலாக்கத்திற்கான நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளர்கள். இது குறைந்த உற்பத்தி செலவு மற்றும் அடி மூலக்கூறு உற்பத்திக்கான உகந்த வெப்பநிலை பொடிகளுக்கு சுமார் 500 டிகிரி செல்சியஸாக இருப்பது கண்டறியப்பட்டுள்ளது. இது 700 டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் வெப்பநிலையில் ஒரு சாதாரண லேசர் படிகத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கு மாறாக உள்ளது. ஒரே மாதிரியான பெரிய படிகங்களின் வடிவத்தில் உற்பத்தி செய்ய முடியாத பொருட்களில் லேசர் செயல்பாட்டைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு சீரற்ற லேசர்களின் பயன்பாடும் ஒரு சாத்தியமான பயன்பாடாக சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ளது. மேலும், அதிக பிரதிபலிப்பு கண்ணாடிகள் இல்லாத அதிர்வெண் வரம்புகளில் (எ. கா., காமா-கதிர்கள், எக்ஸ்-கதிர்கள்), பொருத்தமான சிதறல் ஊடகத்தால் வழங்கப்படும் பின்னூட்டத்தை லேசர் செயலுக்கு மாற்றாகப் பயன்படுத்தலாம். 2005 க்கு முன்னர் முன்மொழியப்பட்ட இந்த பயன்பாடுகளில் பல ஏற்கனவே நொகினோவ் மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன. 2015 ஆம் ஆண்டில், லுவான் மற்றும் சக ஊழியர்கள் அவற்றில் சிலவற்றை முன்னிலைப்படுத்தினர், சமீபத்தில் நிரூபிக்கப்பட்டவற்றில் கவனம் செலுத்தினர், இதில் ஃபோட்டோனிக் பார்கோடு, ஆப்டோமைக்ரோஃப்ளூயிடிக்ஸ், ஆப்டிகல் பேட்டரிகள், புற்றுநோய் கண்டறிதல், ஸ்பெக்கிள் இல்லாத பயோ இமேஜிங், ஆன்-சிப் சீரற்ற ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர், நேரம் தீர்க்கப்பட்ட நுண்ணோக்கி/ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, உணர்தல், நண்பர்-எதிரி அடையாளம் போன்றவை அடங்கும். மேலும், சீரற்ற லேசர் இயற்கையாகவே இரண்டு முக்கிய மேன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது, லேசர்-நிலை தீவிரம் மற்றும் பரந்த-கோண உமிழ்வுகள், அவை வெப்ப ஒளி ஆதாரங்களில் பரஸ்பரம் பிரத்தியேகமானவை, ஒளி-உமிழ்வு-டையோட்கள் (எல். ஈ. டி) மற்றும் வழக்கமான லேசர்கள். சீரற்ற லேசர் லேசர் வெளிச்சம் மற்றும் ஸ்பெக்கிள் இல்லாத இமேஜிங்கிற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மற்றும் மேம்பட்ட லைட்டிங் ஆதாரம் என்று நம்பப்படுகிறது. லேசர் கட்டுரைகளின் பட்டியலையும் பார்க்கவும் குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் ஜர்னல் ஆஃப் ஆப்டிக்ஸ். சிறப்பு சிக்கல்ஃ நானோ மற்றும் சீரற்ற லேசர்கள். பிப்ரவரி 2010 லேசர் வகைகள் லேசர் அறிவியல்