لیزر میکروسفر (Microsphere Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر میکروسفر (Microsphere Laser) :
Microsphere Laser یک نوع لیزر میکروکاویتی (microcavity laser) است که در آن یک کره شیشه ای یا پلیمری با قطر چند ده تا چند صد میکرون به عنوان حفره نوری عمل می کند. این کره ها به دلیل تقارن کروی، دارای مدهای تشدید با ضریب کیفیت (Q-factor) فوق العاده بالا (تا ۱۰⁹) هستند. این مدها که به مدهای نجوا (Whispering Gallery Modes - WGMs) معروفند، در اثر بازتاب داخلی کلی در سطح کره به گردش درمی آیند و به شدت در نزدیکی سطح محصور می شوند. با دوپ کردن کره با مواد فعال نوری (مانند یون های کمیاب خاکی مانند Nd³⁺, Er³⁺, یا نقاط کوانتومی)، می توان لیزر ساخت.
مکانیزم: کره میکروسفر از ماده ای ساخته می شود که در آن یون های فعال نوری (مثلا Nd³⁺) دوپ شده اند. نور پمپ (معمولا از یک لیزر) با تزویج به یک مد WGM (از طریق منشور، فیبر مخروطی، یا فیبر نوک تیز) به داخل کره جفت می شود. یون ها برانگیخته شده و وارونی جمعیت ایجاد می شود. گسیل القایی در همان مد WGM اتفاق می افتد و نور در آن مد تقویت می شود. خروجی لیزر نیز با همان روش تزویج (یا از طریق فلورسانس) قابل استخراج است. به دلیل Q بالا، آستانه لیزر می تواند بسیار پایین باشد.
مزایای میکروسفر لیزر: آستانه بسیار پایین (حتی با توان پمپ میکرووات)، ابعاد بسیار کوچک، قابلیت یکپارچه سازی در حسگرها و مدارهای نوری، و پهنای خط باریک. آنها برای کاربردهای حسگر (تشخیص مولکول ها با دقت بالا به دلیل جابجایی فرکانس WGMs)، تحقیقات در الکترودینامیک کوانتومی حفره (cavity QED)، و به عنوان منابع نور در اپتیک مجتمع بسیار جذاب هستند.
چالش ها: ساخت دقیق کره ها با اندازه و کیفیت سطح بالا، و تزویج کارآمد نور به داخل و خارج از کره. با وجود این، میکروسفر لیزرها ابزارهای تحقیقاتی مهمی هستند و پتانسیل بالایی برای حسگرهای فوق حساس دارند.
