Последни постижения в механизма на генериране на лазери и нови лазерни изследвания

Последни постижения в механизма за генериране на лазери и новилазерно изследване
Наскоро изследователската група от професор Джан Хуайджин и професор Ю Хаохай от Държавната ключова лаборатория по кристални материали на университета Шандонг и професор Чен Янфенг и професор Хе Ченг от Държавната ключова лаборатория по физика на твърдите микроструктури на университета Нанкин работиха заедно за решаване на проблема и предложиха механизъм за генериране на лазер чрез съвместно фононно изпомпване, като взеха традиционния лазерен кристал Nd:YVO4 като представителен обект на изследване. Високоефективната лазерна мощност на суперфлуоресценцията се получава чрез преминаване на границата на енергийните нива на електроните и е разкрита физическата връзка между прага на генериране на лазер и температурата (броят на фононите е тясно свързан), а формата на изразяване е същата като закона на Кюри. Изследването е публикувано в Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) под името „Фотонно-фононен съвместно изпомпван лазер“. Ю Фу и Фей Лианг, докторант от випуск 2020, Държавна ключова лаборатория по кристални материали, Университет Шандонг, са съавтори, Ченг Хе, Държавна ключова лаборатория по физика на твърдите микроструктури, Университет Нанкин, е вторият автор, а професорите Ю Хаохай и Хуайджин Джан, Университет Шандонг, и Янфенг Чен, Университет Нанкин, са съавтори.
Откакто Айнщайн предложи теорията за стимулираното излъчване на светлината през миналия век, лазерният механизъм е напълно развит и през 1960 г. Майман изобретява първия оптично напомпван твърдотелен лазер. По време на генерирането на лазер, термичната релаксация е важно физическо явление, съпътстващо генерирането на лазер, което сериозно влияе върху производителността на лазера и наличната лазерна мощност. Термичната релаксация и термичният ефект винаги са се считали за ключови вредни физични параметри в лазерния процес, които трябва да бъдат намалени чрез различни технологии за топлопренос и охлаждане. Следователно, историята на развитието на лазерите се счита за история на борбата с отпадната топлина.

Теоретичен преглед на фотон-фононния кооперативен изпомпващ лазер

Изследователският екип отдавна се занимава с изследвания на лазерни и нелинейни оптични материали, а през последните години процесът на термична релаксация е задълбочено 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 електроните чрез подходящ лазерен дизайн и да получи нови канали за електронен преход, за да генерира нова дължина на вълната.лазерВъз основа на това мислене е предложен нов принцип за генериране на кооперативно електрон-фононно изпомпващо лазерно излъчване и е изведено правилото за електронен преход при електрон-фононно свързване, като за представителен обект е взет Nd:YVO4, основен лазерен кристал. Същевременно е конструиран неохлаждаем фотон-фононен кооперативен изпомпващ лазер, който използва традиционната технология за изпомпване с лазерни диоди. 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 на прага на лазерно генериране и температурата е константа, което е същото като израза на закона на Кюри в магнетизма, а също така демонстрира основния физичен закон в процеса на неподреден фазов преход.

Експериментална реализация на фотон-фононна кооперацияизпомпващ лазер

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