Najnovija dostignuća u mehanizmu za generisanje lasera i nova istraživanja lasera

Najnovija dostignuća u mehanizmu za generisanje lasera i novalasersko istraživanje
Nedavno su istraživačka grupa profesora Zhang Huaijina i profesora Yu Haohaija iz Državne ključne laboratorije za kristalne materijale Univerziteta Shandong i profesora Chen Yanfenga i profesora He Chenga iz Državne ključne laboratorije za fiziku čvrste mikrostrukture Univerziteta Nanjing radila zajedno na rješavanju problema. problema i predložio mehanizam generisanja lasera foon-fononskog kolaborativnog pumpanja, i uzeo tradicionalni Nd:YVO4 laserski kristal kao reprezentativni objekt istraživanja. Visokoefikasni laserski izlaz superfluorescencije se dobija probijanjem granice nivoa energije elektrona, i otkriva se fizički odnos između praga generisanja lasera i temperature (fononski broj je usko povezan), a oblik izraza je isti kao Curiejev zakon. Studija je objavljena u časopisu Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) pod nazivom “Photon-phonon collaboratively pumped laser”. Yu Fu i Fei Liang, doktorand razreda 2020, Državna ključna laboratorija za kristalne materijale, Univerzitet Shandong, su prvi autori, Cheng He, Državna ključna laboratorija za fiziku čvrste mikrostrukture, Univerzitet Nanjing, je drugi autor, a profesori Yu Haohai i Huaijin Zhang, Univerzitet Shandong, i Yanfeng Chen, Univerzitet Nanjing, su korespondentni autori.
Od kada je Ajnštajn predložio teoriju stimulisanog zračenja svetlosti u prošlom veku, laserski mehanizam je u potpunosti razvijen, a 1960. godine Maiman je izumeo prvi optički pumpani laser čvrstog stanja. Tokom generisanja lasera, termalna relaksacija je važan fizički fenomen koji prati generisanje lasera, što ozbiljno utiče na performanse lasera i dostupnu snagu lasera. Toplotna relaksacija i termalni efekat oduvijek su se smatrali ključnim štetnim fizičkim parametrima u laserskom procesu, koji se moraju smanjiti različitim tehnologijama prijenosa topline i hlađenja. Stoga se istorija razvoja lasera smatra istorijom borbe sa otpadnom toplotom.

Teorijski pregled foton-fononskog kooperativnog lasera za pumpanje

Istraživački tim se dugo bavi istraživanjem laserskih i nelinearnih optičkih materijala, a posljednjih godina proces termalne relaksacije je duboko shvaćen iz perspektive fizike čvrstog stanja. Na osnovu osnovne ideje da je toplota (temperatura) oličena u mikrokosmičkim fononima, smatra se da je sama termička relaksacija kvantni proces elektronsko-fononskog sprega, kojim se može ostvariti kvantno prilagođavanje energetskih nivoa elektrona odgovarajućim laserskim dizajnom i dobiti novi kanali za tranziciju elektrona za generiranje nove talasne dužinelaser. Na osnovu ovog razmišljanja, predložen je novi princip generisanja lasera sa kooperativnim pumpanjem elektron-fonona, a pravilo tranzicije elektrona pod elektron-fononskom spregom je izvedeno uzimanjem Nd:YVO4, osnovnog laserskog kristala, kao reprezentativnog objekta. Istovremeno se konstruiše nehlađeni foton-fonon kooperativni laser za pumpanje, koji koristi tradicionalnu tehnologiju pumpanja laserske diode. Dizajniran je laser rijetke talasne dužine 1168nm i 1176nm. Na osnovu toga, na osnovu osnovnog principa generisanja lasera i elektron-fonona sprege, utvrđeno je da je proizvod praga generisanja lasera i temperature konstanta, koja je ista kao izraz Curie-ovog zakona u magnetizmu, a takođe pokazuje osnovni fizički zakon u procesu nesređenog faznog prelaza.

Eksperimentalna realizacija foton-fonon zadrugepumpanje lasera

Ovaj rad pruža novu perspektivu za vrhunska istraživanja mehanizma generiranja lasera,laserska fizika, i laser visoke energije, ukazuje na novu dimenziju dizajna za tehnologiju proširenja laserske talasne dužine i istraživanje laserskih kristala, i može donijeti nove istraživačke ideje za razvojkvantna optika, laserska medicina, laserski displej i druga srodna područja primjene.