Progrese recente în mecanismul de generare a laserului și noi cercetări privind laserul

Progrese recente în mecanismul de generare a laserului și noicercetare cu laser
Recent, grupul de cercetare format din profesorul Zhang Huaijin și profesorul Yu Haohai de la Laboratorul Cheie de Stat pentru Materiale Cristaline al Universității Shandong și profesorul Chen Yanfeng și profesorul He Cheng de la Laboratorul Cheie de Stat pentru Fizica Microstructurilor Solide al Universității Nanjing au lucrat împreună pentru a rezolva problema și au propus mecanismul de generare laser prin pompare colaborativă foon-fonon, luând cristalul laser tradițional Nd:YVO4 ca obiect reprezentativ de cercetare. Producția laser de înaltă eficiență a superfluorescenței se obține prin depășirea limitei nivelului de energie al electronilor, iar relația fizică dintre pragul de generare laser și temperatură (numărul de fononi este strâns legat) este dezvăluită, iar forma de expresie este aceeași cu legea lui Curie. Studiul a fost publicat în Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) sub denumirea „Laser pompat colaborativ foton-fonon”. Yu Fu și Fei Liang, doctorand în promoția 2020, Laboratorul Cheie de Stat pentru Materiale Cristaline, Universitatea Shandong, sunt coautori principali, Cheng He, Laboratorul Cheie de Stat pentru Fizica Microstructurilor Solide, Universitatea Nanjing, este al doilea autor, iar profesorii Yu Haohai și Huaijin Zhang, Universitatea Shandong, și Yanfeng Chen, Universitatea Nanjing, sunt autori corespondenți.
De când Einstein a propus teoria radiației stimulate a luminii în secolul trecut, mecanismul laser a fost complet dezvoltat, iar în 1960, Maiman a inventat primul laser în stare solidă pompat optic. În timpul generării laserului, relaxarea termică este un fenomen fizic important care însoțește generarea laserului, care afectează serios performanța laserului și puterea laser disponibilă. Relaxarea termică și efectul termic au fost întotdeauna considerate parametri fizici dăunători cheie în procesul laser, care trebuie reduși prin diverse tehnologii de transfer de căldură și refrigerare. Prin urmare, istoria dezvoltării laserului este considerată a fi istoria luptei cu căldura reziduală.

Prezentare generală teoretică a laserului de pompare cooperativă foton-fonon

Echipa de cercetare este implicată de mult timp în cercetarea materialelor laser și optice neliniare, iar în ultimii ani, procesul de relaxare termică a fost înțeles în profunzime din perspectiva fizicii stării solide. Pe baza ideii de bază că energia termică (temperatura) este încorporată în fononii microcosmici, se consideră că relaxarea termică în sine este un proces cuantic de cuplare electron-fonon, care poate realiza o adaptare cuantică a nivelurilor de energie ale electronilor printr-un design adecvat al laserului și poate obține noi canale de tranziție electronică pentru a genera noi lungimi de undă.laserPe baza acestei gândiri, este propus un nou principiu de generare laser prin pompare cooperativă electron-fonon, iar regula de tranziție electronică în cadrul cuplării electron-fonon este derivată luând Nd:YVO4, un cristal laser de bază, ca obiect reprezentativ. În același timp, este construit un laser prin pompare cooperativă foton-fonon nerăcit, care utilizează tehnologia tradițională de pompare cu diodă laser. Este proiectat un laser cu o lungime de undă rară de 1168 nm și 1176 nm. Pe această bază, bazându-se pe principiul de bază al generării laserului și al cuplării electron-fonon, s-a constatat că produsul dintre pragul de generare laser și temperatura este o constantă, care este aceeași cu expresia legii lui Curie în magnetism și demonstrează, de asemenea, legea fizică de bază în procesul de tranziție de fază dezordonată.

Realizarea experimentală a cooperativei foton-fononlaser de pompare

Această lucrare oferă o nouă perspectivă pentru cercetarea de ultimă oră privind mecanismul de generare a laserului,fizica laserelorși laser de înaltă energie, evidențiază o nouă dimensiune de design pentru tehnologia de expansiune a lungimii de undă cu laser și explorarea cristalelor cu laser și poate aduce noi idei de cercetare pentru dezvoltareaoptică cuantică, medicină cu laser, afișare cu laser și alte domenii de aplicare conexe.