自然特色卢卡·达尔·内格罗的新类随机激光器
激光（受激发射光放大）刚刚过了60岁，但还没有准备好退休。相反，它在我们的日常生活中已经无处不在。虽然激光笔是一个明显的例子，但激光用于捕获飞行时间传感器（想想iPhone X和Kinect 2）的3D信息在很大程度上是未知的。许多自己动手的人都用过激光卷尺，但很少有人知道激光是用来测量地球到月球的距离的，它是通过从阿波罗任务留下的反射器反射激光来测量的。除此之外，激光在医学、传感、精密制造、通信和信息技术以及专门的军事和执法设备方面的应用也前所未有。
欧洲经委会Luca Dal Negro教授和他的合作者Yuyao Chen（欧洲经委会）和Alfredo Fiorentino（意大利卡塔尼亚大学）正在开发一种新的、更高效的激光器。在最近发表在《自然》杂志《科学报告》上的一篇题为《分数扩散随机激光器》的文章中，他们介绍了一种新型的随机激光器，利用随机介质中的结构相关性来提高其激光性能。
那么激光是如何工作的呢？激光依赖于被限制在有源介质中的光，当适当地激活时，可以放大辐射，从而产生强烈的相干输出。传统的激光器使用精心设计的光学反射镜来实现约束，这些反射镜排列在专门的腔体几何形状中。这增加了复杂性和成本，也影响了激光器的可靠性。作为一种替代方案，所谓的“随机激光器”在没有腔镜的情况下工作，在60年代末被理论上提出，直到90年代才被实验证明。如果激光介质在微观波长尺度上足够“无序”，这是可能的；这样，光在传播过程中会多次散射，最终被限制在非常小的体积内。
为了设计一种新型的随机激光器，Chen， Fiorentino和Dal Negro将分数微积分的高级数学应用于光子学，这使得人们能够准确地描述光通过随机介质传播时远程相关的复杂影响。在本文中，他们介绍并澳门威尼斯人注册网站研究了光子在随机介质中的不同“分数扩散模型”。他们能够严格地获得启动激光作用所需的临界放大体积的简单封闭形式表达式。他们的工作还确立了反常亚扩散光子输运对新型随机激光器工程的好处；减少占用空间和放大体积。他们预计新设备将在小型化智能照明系统、片上光谱学和光学传感方面进行创新应用。
Dal Negro教授的澳门威尼斯人注册网站研究重点是光学纳米结构和光在复杂介质中的散射。他是美国光学学会（OSA）会员在波与非周期纳米结构、纳米光子学和等离子体学相互作用的理论和实验方面做出了许多贡献，导致了新的工程应用． 他也是美国国家科学基金会职业奖和波士顿大学早期职业澳门威尼斯人注册网站研究优秀奖的获得者。陈玉瑶是Dal Negro教授小组的博士生，澳门威尼斯人注册网站研究方向是复杂光子学和等离子体介质的数学建模。
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