Последние достижения в области механизма лазерной генерации и новые лазерные исследования

Последние достижения в области механизма лазерной генерации и новыелазерные исследования
Недавно исследовательская группа профессора Чжан Хуайцзина и профессора Ю Хаохая из Государственной ключевой лаборатории кристаллических материалов Шаньдунского университета, а также профессора Чэнь Яньфэна и профессора Хэ Чэна из Государственной ключевой лаборатории физики микроструктур твердого тела Нанкинского университета работала вместе над решением проблемы. предложил механизм лазерной генерации коллаборативной фононной накачки и взял традиционный лазерный кристалл Nd:YVO4 в качестве представительного объекта исследования. Высокоэффективный лазерный выход суперфлуоресценции достигается путем преодоления предела уровня энергии электронов, и выявляется физическая связь между порогом лазерной генерации и температурой (число фононов тесно связано), а форма выражения такая же, как закон Кюри. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) под названием «Лазер с фотонно-фононной совместной накачкой». Юй Фу и Фей Лян, аспирант 2020 года, Государственная ключевая лаборатория кристаллических материалов Шаньдунского университета, являются соавторами, Чэн Хэ, Государственная ключевая лаборатория физики микроструктур твердого тела, Нанкинский университет, является вторым автором, а профессора Ю Хаохай и Хуайцзинь Чжан из Шаньдунского университета и Яньфэн Чен из Нанкинского университета являются соавторами.
С тех пор, как в прошлом веке Эйнштейн предложил теорию вынужденного излучения света, механизм лазера был полностью разработан, и в 1960 году Майман изобрел первый твердотельный лазер с оптической накачкой. Во время генерации лазера тепловая релаксация является важным физическим явлением, сопровождающим генерацию лазера, которое серьезно влияет на производительность лазера и доступную мощность лазера. Термическая релаксация и тепловой эффект всегда считались ключевыми вредными физическими параметрами лазерного процесса, которые необходимо уменьшать с помощью различных технологий теплопередачи и охлаждения. Поэтому историю развития лазеров принято считать историей борьбы с отходящим теплом.

Теоретический обзор лазера фотон-фононной кооперативной накачки

Исследовательская группа уже давно занимается исследованием лазерных и нелинейно-оптических материалов, и в последние годы процесс тепловой релаксации получил глубокое понимание с точки зрения физики твердого тела. Основываясь на основной идее о том, что тепло (температура) воплощено в микрокосмических фононах, считается, что сама тепловая релаксация представляет собой квантовый процесс электрон-фононного взаимодействия, который может реализовать квантовую адаптацию энергетических уровней электронов посредством соответствующей конструкции лазера и получить новые каналы электронного перехода для генерации новой длины волнылазер. На основе этих идей предложен новый принцип генерации лазеров с кооперативной электрон-фононной накачкой и выведено правило электронного перехода при электрон-фононном взаимодействии, взяв Nd:YVO4, основной лазерный кристалл, в качестве репрезентативного объекта. Одновременно создается неохлаждаемый лазер фотон-фононной кооперативной накачки, использующий традиционную технологию лазерно-диодной накачки. Разработан лазер с редкой длиной волны 1168 и 1176 нм. На этом основании, основываясь на основном принципе лазерной генерации и электрон-фононной связи, обнаружено, что произведение порога лазерной генерации и температуры является константой, что совпадает с выражением закона Кюри в магнетизме, а также демонстрирует основной физический закон в процессе неупорядоченного фазового перехода.

Экспериментальная реализация фотон-фононного кооперативалазер накачки

Эта работа открывает новую перспективу для передовых исследований механизма лазерной генерации.лазерная физикаи высокоэнергетического лазера, указывает на новое измерение технологии расширения длины волны лазера и исследования лазерных кристаллов и может принести новые исследовательские идеи для развитияквантовая оптика, лазерная медицина, лазерный дисплей и другие смежные области применения.