Nedávny pokrok v mechanizme generovania laseru a nový výskum laserov

Nedávny pokrok v mechanizme generovania laseru a novélaserový výskum
Výskumná skupina profesora Zhanga Huaijina a profesora Yu Haohaiho zo Štátneho kľúčového laboratória kryštálových materiálov Univerzity Shandong a profesora Chen Yanfenga a profesora He Chenga zo Štátneho kľúčového laboratória fyziky mikroštruktúr pevných látok Univerzity Nanjing nedávno spoločne pracovala na riešení tohto problému a navrhla mechanizmus generovania laseru pomocou kolaboratívneho čerpania fotónov a fonónov, pričom ako reprezentatívny výskumný objekt použila tradičný laserový kryštál Nd:YVO4. Vysokoúčinný laserový výstup superfluorescencie sa dosahuje prekonaním limitu energetickej hladiny elektrónov a odhaľuje sa fyzikálny vzťah medzi prahom generovania laseru a teplotou (počet fonónov je úzko prepojený) a forma vyjadrenia je rovnaká ako Curieho zákon. Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) pod názvom „Kolaboratívne čerpaný laser fotónov a fonónov“. Yu Fu a Fei Liang, doktorand ročníka 2020 zo Štátneho kľúčového laboratória kryštálových materiálov na Univerzite Shandong, sú spoluautormi, Cheng He zo Štátneho kľúčového laboratória fyziky mikroštruktúr pevných látok na Univerzite v Nanjingu je druhým autorom a profesori Yu Haohai a Huaijin Zhang zo Univerzity Shandong a Yanfeng Chen z Univerzity v Nanjingu sú spoluautormi v rámci korešpondencie.
Odkedy Einstein v minulom storočí navrhol teóriu stimulovaného žiarenia svetla, laserový mechanizmus bol plne vyvinutý a v roku 1960 Maiman vynašiel prvý opticky čerpaný laser v pevnej fáze. Počas generovania laseru je tepelná relaxácia dôležitým fyzikálnym javom sprevádzajúcim generovanie laseru, ktorý vážne ovplyvňuje výkon laseru a dostupný výkon laseru. Tepelná relaxácia a tepelný efekt sa vždy považovali za kľúčové škodlivé fyzikálne parametre v laserovom procese, ktoré je potrebné znižovať rôznymi technológiami prenosu tepla a chladenia. Preto sa história vývoja laserov považuje za históriu boja s odpadovým teplom.

Teoretický prehľad kooperatívneho čerpacieho laseru fotón-fonón

Výskumný tím sa dlhodobo zaoberá výskumom laserových a nelineárnych optických materiálov a v posledných rokoch bol proces tepelnej relaxácie hlboko pochopený z pohľadu fyziky pevných látok. Na základe základnej myšlienky, že teplo (teplota) je stelesnené v mikrokozmických fonónoch, sa predpokladá, že samotná tepelná relaxácia je kvantový proces väzby elektrón-fonón, ktorý môže prostredníctvom vhodného návrhu laseru dosiahnuť kvantové prispôsobenie energetických hladín elektrónov a získať nové prechodové kanály elektrónov na generovanie nových vlnových dĺžok.laserNa základe tejto úvahy bol navrhnutý nový princíp generovania elektrón-fonónového kooperatívneho čerpacieho laseru a bolo odvodené pravidlo elektrónového prechodu pri elektrón-fonónovej väzbe, pričom ako reprezentatívny objekt bol použitý základný laserový kryštál Nd:YVO4. Zároveň bol skonštruovaný nechladený fotón-fonónový kooperatívny čerpací laser, ktorý využíva tradičnú čerpaciu technológiu laserovej diódy. Bol navrhnutý laser s riedkymi vlnovými dĺžkami 1168 nm a 1176 nm. Na tomto základe, na základe základného princípu generovania laseru a elektrón-fonónovej väzby, bolo zistené, že súčin prahu generovania laseru a teploty je konštanta, ktorá je rovnaká ako výraz Curieovho zákona v magnetizme, a tiež demonštruje základný fyzikálny zákon v procese neusporiadaného fázového prechodu.

Experimentálna realizácia fotón-fonónovej kooperáciečerpací laser

Táto práca poskytuje novú perspektívu pre špičkový výskum mechanizmu generovania laserového žiarenia,laserová fyzikaa vysokoenergetický laser poukazuje na nový dizajnový rozmer technológie rozširovania vlnovej dĺžky laseru a skúmania laserových kryštálov a môže priniesť nové výskumné nápady pre vývojkvantová optika, laserová medicína, laserový displej a ďalšie súvisiace oblasti použitia.