Последен напредък в механизма за генериране на лазер и нови лазерни изследвания

Последен напредък в механизма за лазерно генериране и новилазерно изследване
Наскоро изследователската група на професор Zhang Huaijin и професор Yu Haohai от Държавната ключова лаборатория за кристални материали на университета Шандонг и професор Chen Yanfeng и професор He Cheng от Държавната ключова лаборатория по физика на микроструктурата на твърдото тяло на университета Nanjing работиха заедно за решаване на проблем и предложи механизма за лазерно генериране на фонон-фононно съвместно изпомпване и взе традиционния Nd: YVO4 лазерен кристал като представителен изследователски обект. Високоефективният лазерен изход на суперфлуоресценцията се получава чрез пробиване на границата на енергийното ниво на електроните и се разкрива физическата връзка между прага на генериране на лазера и температурата (броят на фононите е тясно свързан), а формата на израза е същата като закона на Кюри. Изследването е публикувано в Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) под името „Photon-phonon colaboratively pumped laser“. Ю Фу и Фей Лианг, докторант от клас 2020, Държавна ключова лаборатория за кристални материали, Шандонгски университет, са съавтори, Ченг Хе, Държавна ключова лаборатория по физика на микроструктурата на твърдо тяло, Нанкински университет, е вторият автор, а професорите Ю Haohai и Huaijin Zhang, Shandong University, и Yanfeng Chen, Nanjing University, са съавтори.
Откакто Айнщайн предложи теорията за стимулираното лъчение на светлината през миналия век, лазерният механизъм е напълно разработен и през 1960 г. Майман изобретява първия оптично изпомпван твърдотелен лазер. По време на лазерното генериране термичната релаксация е важно физическо явление, придружаващо лазерното генериране, което сериозно засяга лазерната производителност и наличната лазерна мощност. Термичната релаксация и топлинният ефект винаги са били считани за ключови вредни физични параметри в лазерния процес, които трябва да бъдат намалени чрез различни технологии за пренос на топлина и охлаждане. Следователно историята на развитието на лазера се счита за история на борбата с отпадъчната топлина.

Теоретичен преглед на фотон-фонон кооперативен изпомпващ лазер

Изследователският екип отдавна се занимава с изследване на лазерни и нелинейни оптични материали и през последните години процесът на термична релаксация беше дълбоко разбран от гледна точка на физиката на твърдото тяло. Въз основа на основната идея, че топлината (температурата) е въплътена в микрокосмическите фонони, се счита, че самата термична релаксация е квантов процес на електрон-фононно свързване, който може да реализира квантово приспособяване на енергийните нива на електрони чрез подходящ лазерен дизайн и да получи нови канали за преход на електрони за генериране на нова дължина на вълнаталазер. Въз основа на това мислене се предлага нов принцип на електрон-фононно кооперативно изпомпващо лазерно генериране и правилото за преход на електрон при електрон-фононно свързване се извлича чрез вземане на Nd: YVO4, основен лазерен кристал, като представителен обект. В същото време е конструиран неохлаждащ фотон-фонон кооперативен изпомпващ лазер, който използва традиционната лазерна диодна изпомпваща технология. Проектиран е лазер с рядка дължина на вълната 1168nm и 1176nm. На тази основа, въз основа на основния принцип на лазерно генериране и електрон-фононно свързване, е установено, че произведението от прага на лазерното генериране и температурата е константа, което е същото като израза на закона на Кюри в магнетизма, и също демонстрира основният физичен закон в процеса на неподреден фазов преход.

Експериментална реализация на фотон-фононна кооперацияизпомпващ лазер

Тази работа предоставя нова перспектива за авангардни изследвания на механизма за лазерно генериране,лазерна физикаи високоенергиен лазер, посочва ново измерение на дизайна за лазерна технология за разширяване на дължината на вълната и изследване на лазерни кристали и може да донесе нови изследователски идеи за разработването наквантова оптика, лазерна медицина, лазерен дисплей и други свързани области на приложение.