Nylige fremskritt innen lasergenereringsmekanismer og nyelaserforskning
Nylig har forskergruppen bestående av professor Zhang Huaijin og professor Yu Haohai fra State Key Laboratory of Crystal Materials ved Shandong University og professor Chen Yanfeng og professor He Cheng fra State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics ved Nanjing University samarbeidet for å løse problemet og foreslått lasergenereringsmekanismen for phoon-phonon kollaborativ pumping, og tatt den tradisjonelle Nd:YVO4-laserkrystallen som representativt forskningsobjekt. Den høyeffektive laserutgangen til superfluorescens oppnås ved å bryte gjennom elektronenerginivågrensen, og det fysiske forholdet mellom lasergenereringsterskelen og temperaturen (fonontallet er nært beslektet) avsløres, og uttrykksformen er den samme som Curies lov. Studien ble publisert i Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) under navnet «Photon-phonon kollaborativt pumpet laser». Yu Fu og Fei Liang, doktorgradsstudent fra 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, er medforfattere, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, er andreforfatter, og professorene Yu Haohai og Huaijin Zhang, Shandong University, og Yanfeng Chen, Nanjing University, er korresponderende forfattere.
Siden Einstein foreslo teorien om stimulert stråling for lys i forrige århundre, har lasermekanismen blitt fullt utviklet, og i 1960 oppfant Maiman den første optisk pumpede faststofflaseren. Under lasergenerering er termisk relaksasjon et viktig fysisk fenomen som følger med lasergenerering, noe som påvirker laserens ytelse og tilgjengelig lasereffekt i alvorlig grad. Termisk relaksasjon og termisk effekt har alltid blitt ansett som de viktigste skadelige fysiske parameterne i laserprosessen, som må reduseres med ulike varmeoverførings- og kjøleteknologier. Derfor anses historien om laserutvikling å være historien om kampen mot spillvarme.
Teoretisk oversikt over foton-fonon kooperativ pumpelaser
Forskningsteamet har lenge vært engasjert i forskning på lasere og ikke-lineære optiske materialer, og de siste årene har den termiske relaksasjonsprosessen blitt grundig forstått fra et faststofffysisk perspektiv. Basert på den grunnleggende ideen om at varme (temperatur) er nedfelt i de mikrokosmiske fononene, anses det at termisk relaksasjon i seg selv er en kvanteprosess med elektron-fonon-kobling, som kan realisere kvantetilpasning av elektronenerginivåer gjennom passende laserdesign, og oppnå nye elektronovergangskanaler for å generere ny bølgelengde.laserBasert på denne tankegangen foreslås et nytt prinsipp for elektron-fonon-kooperativ pumpende lasergenerering, og elektronovergangsregelen under elektron-fonon-kobling utledes ved å ta Nd:YVO4, en grunnleggende laserkrystall, som et representativt objekt. Samtidig konstrueres en ukjølt foton-fonon-kooperativ pumpende laser, som bruker tradisjonell laserdiodepumpeteknologi. Laser med sjeldne bølgelengder 1168 nm og 1176 nm er designet. På dette grunnlaget, basert på det grunnleggende prinsippet for lasergenerering og elektron-fonon-kobling, er det funnet at produktet av lasergenereringsterskelen og temperaturen er en konstant, som er det samme som uttrykket for Curies lov i magnetisme, og demonstrerer også den grunnleggende fysiske loven i den uordnede faseovergangsprosessen.
Eksperimentell realisering av foton-fonon-kooperativpumpende laser
Dette arbeidet gir et nytt perspektiv for banebrytende forskning på lasergenereringsmekanismen,laserfysikk, og høyenergilaser, peker på en ny designdimensjon for laserbølgelengdeutvidelsesteknologi og laserkrystallutforskning, og kan bringe nye forskningsideer for utvikling avkvanteoptikk, lasermedisin, laserdisplay og andre relaterte bruksfelt.
Publisert: 15. januar 2024