Progrese recente în mecanismul de generare a laserului și noi cercetări cu laser

Progrese recente în mecanismul de generare a laserului și noicercetare cu laser
Recent, grupul de cercetare al profesorului Zhang Huaijin și profesorului Yu Haohai de la Laboratorul cheie de stat de materiale cristaline al Universității Shandong și profesorul Chen Yanfeng și profesorul He Cheng de la Laboratorul cheie de stat de fizică a microstructurilor solide de la Universitatea Nanjing au lucrat împreună pentru a rezolva problema problema și a propus mecanismul de generare a laserului de pompare colaborativă fon-fonon și a luat ca obiect de cercetare reprezentativ cristalul laser tradițional Nd:YVO4. Ieșirea laser de înaltă eficiență a superfluorescenței este obținută prin depășirea limitei nivelului de energie a electronilor, iar relația fizică dintre pragul de generare a laserului și temperatură (numărul fononului 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 numele de „Laser pompat în colaborare cu foton-fonon”. Yu Fu și Fei Liang, doctorand în clasa 2020, Laboratorul de Stat Cheie de Materiale Cristale, Universitatea Shandong, sunt primii autori, Cheng He, Laboratorul de Stat Cheie de Fizică a Microstructurii Solidelor, 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 ultimul secol, mecanismul laser a fost pe deplin dezvoltat, iar în 1960, Maiman a inventat primul laser cu stare solidă pompat optic. În timpul generării laserului, relaxarea termică este un fenomen fizic important care însoțește generarea laserului, care afectează grav performanța laserului și puterea laser disponibilă. Relaxarea termică și efectul termic au fost întotdeauna considerați parametrii fizici nocivi cheie în procesul laser, care trebuie reduse prin diferite tehnologii de transfer de căldură și refrigerare. Prin urmare, istoria dezvoltării laserului este considerată a fi istoria luptei cu căldura reziduală.

Prezentare teoretică a laserului de pompare cooperativă foton-fonon

Echipa de cercetare a fost mult timp implicată în cercetarea cu laser și materiale optice neliniare, iar în ultimii ani, procesul de relaxare termică a fost profund înțeles din perspectiva fizicii stării solide. Pe baza ideii de bază că căldura (temperatura) este întruchipată în fononii microcosmici, se consideră că relaxarea termică în sine este un proces cuantic de cuplare electron-fonon, care poate realiza adaptarea cuantică a nivelurilor de energie electronică prin proiectarea laser adecvată și obținerea noi canale de tranziție a electronilor pentru a genera o nouă lungime de undălaser. Pe baza acestei gândiri, este propus un nou principiu de generare a laserului cu pompare în cooperare electron-fonon, iar regula tranziției electronului 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 de pompare cooperativ foton-fonon nerăcit, care utilizează tehnologia tradițională de pompare cu diode laser. Este proiectat laser cu lungimi de undă rare de 1168nm și 1176nm. Pe această bază, pe baza principiului de bază al generării laserului și al cuplării electron-fonon, se constată că produsul dintre pragul de generare a laserului 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 dezordonat de tranziție de fază.

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 laserului, și laser de înaltă energie, subliniază o nouă dimensiune de proiectare pentru tehnologia de expansiune a lungimii de undă laser și explorarea cristalelor laser și poate aduce noi idei de cercetare pentru dezvoltareaoptica cuantică, medicina cu laser, afișaj cu laser și alte domenii de aplicare conexe.