Najnowsze postępy w mechanizmie generowania lasera i nowe badania nad laserami

Najnowsze osiągnięcia w mechanizmie generowania lasera i nowebadania laserowe
Niedawno grupa badawcza profesora Zhanga Huaijina i profesora Yu Haohai z Państwowego Kluczowego Laboratorium Materiałów Kryształowych Uniwersytetu w Shandong oraz profesora Chen Yanfenga i profesora He Chenga z Państwowego Kluczowego Laboratorium Fizyki Mikrostruktury Stałej Uniwersytetu w Nanjing współpracowała nad rozwiązaniem problemu problemu i zaproponował mechanizm generowania lasera poprzez wspólne pompowanie foonów i fononów, a jako reprezentatywny obiekt badawczy przyjął tradycyjny kryształ lasera Nd:YVO4. Wysokowydajną moc lasera superfluorescencji uzyskuje się poprzez przełamanie granicy poziomu energii elektronów i ujawnia się fizyczny związek między progiem generacji lasera a temperaturą (liczba fononów jest ściśle powiązana), a forma wyrażenia jest taka sama jak prawo Curie. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) pod nazwą „Laser wspólnie pompowany fotonowo-fononowy”. Yu Fu i Fei Liang, doktorantki Class 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, są współautorami, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, jest drugim autorem, a profesorowie Yu Haohai i Huaijin Zhang z Uniwersytetu w Shandong oraz Yanfeng Chen z Uniwersytetu w Nanjing są współautorami korespondującymi.
Odkąd w zeszłym stuleciu Einstein zaproponował teorię światła przez stymulowane promieniowanie, mechanizm laserowy został w pełni opracowany, a w 1960 roku Maiman wynalazł pierwszy optycznie pompowany laser na ciele stałym. Podczas generacji lasera relaksacja termiczna jest ważnym zjawiskiem fizycznym towarzyszącym generowaniu lasera, które poważnie wpływa na wydajność lasera i dostępną moc lasera. Relaksację termiczną i efekt termiczny zawsze uważano za kluczowe szkodliwe parametry fizyczne w procesie laserowym, które należy redukować za pomocą różnych technologii wymiany ciepła i chłodzenia. Dlatego historię rozwoju laserów uważa się za historię walki z ciepłem odpadowym.

Teoretyczny przegląd fotonowo-fononowego lasera pompującego współpracującego

Zespół badawczy od dawna zajmuje się badaniami laserowymi i nieliniowymi materiałami optycznymi, a w ostatnich latach proces relaksacji termicznej został dogłębnie poznany z perspektywy fizyki ciała stałego. Opierając się na podstawowej idei, że ciepło (temperatura) jest zawarte w fononach mikrokosmicznych, uważa się, że relaksacja termiczna sama w sobie jest kwantowym procesem sprzęgania elektron-fonon, który może realizować kwantowe dostosowanie poziomów energii elektronów poprzez odpowiednią konstrukcję lasera i uzyskać nowe kanały przejścia elektronów w celu wygenerowania nowej długości falilaser. W oparciu o to myślenie zaproponowano nową zasadę wytwarzania lasera pompującego współpracującego elektronowo-fononowego, a regułę przejścia elektronowego w ramach sprzężenia elektron-fononowego wyprowadzono z przyjęcia Nd:YVO4, podstawowego kryształu lasera, jako reprezentatywnego obiektu. Jednocześnie budowany jest niechłodzony kooperacyjny laser pompujący fotonowo-fononowy, wykorzystujący tradycyjną technologię pompowania diodami laserowymi. Zaprojektowano laser o rzadkiej długości fali 1168nm i 1176nm. Na tej podstawie, w oparciu o podstawową zasadę generacji lasera i sprzężenia elektron-fonon, stwierdza się, że iloczyn progu generacji lasera i temperatury jest stałą, która jest taka sama jak wyrażenie prawa Curie w magnetyzmie, a także wykazuje podstawowe prawo fizyczne w procesie nieuporządkowanej przemiany fazowej.

Eksperymentalna realizacja kooperacji fotonowo-fononowejpompujący laser

Praca ta otwiera nową perspektywę dla nowatorskich badań nad mechanizmem generacji lasera,fizyka laserai laser wysokoenergetyczny, wskazuje na nowy wymiar projektowy technologii zwiększania długości fali lasera i eksploracji kryształów lasera i może wnieść nowe pomysły badawcze w zakresie rozwojuoptyka kwantowa, medycyna laserowa, wyświetlacz laserowy i inne powiązane obszary zastosowań.