Останні досягнення в механізмі лазерної генерації та нові лазерні дослідження

Останні досягнення в механізмі лазерної генерації та новілазерне дослідження
Нещодавно дослідницька група професора Чжана Хуайцзіна та професора Юй Хаохая з Державної ключової лабораторії кристалічних матеріалів Шаньдунського університету та професора Чень Яньфена та професора Хе Ченга з Державної ключової лабораторії мікроструктури твердого тіла Нанкінського університету працювала разом, щоб вирішити проблему проблему та запропонував механізм генерації лазера фонон-фононної спільної накачки, і взяв традиційний лазерний кристал Nd:YVO4 як репрезентативний об’єкт дослідження. Високоефективний лазерний вихід суперфлуоресценції досягається шляхом порушення межі рівня енергії електронів, і виявлено фізичний зв’язок між порогом генерації лазера та температурою (фононне число тісно пов’язане), а форма вираження така ж, як закон Кюрі. Дослідження було опубліковано в Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) під назвою «Фотон-фононний лазер із спільним накачуванням». Ю Фу та Фей Лян, аспіранти класу 2020 Державної ключової лабораторії кристалічних матеріалів Шаньдунського університету, є співавторами, Чен Хе, Державна ключова лабораторія мікроструктури твердого тіла Нанкінського університету, є другим автором, а професори Ю. Haohai і Huaijin Zhang, Shandong University, і Yanfeng Chen, Nanjing University, є співавторами.
Оскільки в минулому столітті Ейнштейн запропонував теорію вимушеного випромінювання світла, лазерний механізм був повністю розроблений, і в 1960 році Майман винайшов перший твердотільний лазер з оптичною накачкою. Під час лазерної генерації теплова релаксація є важливим фізичним явищем, яке супроводжує лазерну генерацію, яке серйозно впливає на продуктивність лазера та доступну потужність лазера. Теплова релаксація та тепловий ефект завжди вважалися ключовими шкідливими фізичними параметрами в лазерному процесі, які необхідно зменшити різними технологіями теплопередачі та охолодження. Тому історія розвитку лазера вважається історією боротьби з відпрацьованим теплом.

Теоретичний огляд фотон-фононного кооперативного лазера накачування

Дослідницька група вже давно займається дослідженнями лазерних і нелінійно-оптичних матеріалів, і в останні роки процес теплової релаксації був глибоко зрозумілий з точки зору фізики твердого тіла. Базуючись на основній ідеї про те, що тепло (температура) втілено в мікрокосмічних фононах, вважається, що сама теплова релаксація є квантовим процесом електронно-фононного зв’язку, який може реалізувати квантове налаштування енергетичних рівнів електронів за допомогою відповідного лазерного дизайну та отримати нові канали електронного переходу для генерації нової довжини хвилілазер. На основі цього мислення запропоновано новий принцип генерації лазера з електрон-фононним кооперативним накачуванням, а правило переходу електронів під час електрон-фононного зв’язку отримано за допомогою Nd:YVO4, основного лазерного кристала, як типового об’єкта. Одночасно створюється неохолоджуваний лазер фотон-фононного кооперативного накачування, який використовує традиційну технологію лазерного діодного накачування. Розроблено лазер із рідкою довжиною хвилі 1168 нм і 1176 нм. На цій основі, базуючись на основному принципі генерації лазера та електронно-фононного зв’язку, встановлено, що добуток порогу генерації лазера на температуру є константою, що є таким самим, як вираз закону Кюрі в магнетизмі, а також демонструє основний фізичний закон у невпорядкованому процесі фазового переходу.

Експериментальна реалізація фотон-фононного кооперативунакачування лазером

Ця робота відкриває нову перспективу для передових досліджень механізму лазерної генерації,лазерна фізикаі високоенергетичний лазер, вказує на новий вимір технології лазерного розширення довжини хвилі та дослідження лазерних кристалів і може принести нові дослідницькі ідеї для розробкиквантова оптика, лазерна медицина, лазерний дисплей та інші суміжні галузі застосування.