Последние достижения в области механизма генерации лазеров и новые лазерные исследования

Последние достижения в области механизма генерации лазера и новыелазерные исследования
Недавно исследовательская группа профессора Чжан Хуайцзинь и профессора Юй Хаохая из Государственной ключевой лаборатории кристаллических материалов Шаньдунского университета и профессора Чэнь Яньфэна и профессора Хэ Чэна из Государственной ключевой лаборатории физики твердой микроструктуры Нанкинского университета работали вместе, чтобы решить эту проблему, и предложили механизм генерации лазера с помощью фонон-фононной совместной накачки, и взяли традиционный лазерный кристалл Nd:YVO4 в качестве репрезентативного объекта исследования. Высокоэффективный лазерный выход суперфлуоресценции достигается путем преодоления предела уровня энергии электронов, и раскрывается физическая связь между порогом генерации лазера и температурой (число фононов тесно связано), а форма выражения совпадает с законом Кюри. Исследование было опубликовано в Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) под названием «Фотон-фононный совместно накачанный лазер». Юй Фу и Фэй Лян, аспирант класса 2020 года Государственной ключевой лаборатории кристаллических материалов Шаньдунского университета, являются первыми соавторами, Чэн Хэ, Государственная ключевая лаборатория физики микроструктуры твердого тела Нанкинского университета, является вторым автором, а профессора Юй Хаохай и Хуайцзинь Чжан, Шаньдунский университет, и Яньфэн Чэнь, Нанкинский университет, являются соавторами.
С тех пор, как Эйнштейн предложил теорию вынужденного излучения света в прошлом веке, механизм лазера был полностью разработан, и в 1960 году Майман изобрел первый оптически накачиваемый твердотельный лазер. Во время генерации лазера тепловая релаксация является важным физическим явлением, сопровождающим генерацию лазера, которое серьезно влияет на производительность лазера и доступную мощность лазера. Тепловая релаксация и тепловой эффект всегда считались ключевыми вредными физическими параметрами в лазерном процессе, которые необходимо уменьшать с помощью различных технологий теплопередачи и охлаждения. Поэтому история развития лазера считается историей борьбы с отходящим теплом.

Теоретический обзор фотон-фононной кооперативной накачки лазера

Исследовательская группа давно занимается исследованиями лазерных и нелинейных оптических материалов, и в последние годы процесс тепловой релаксации был глубоко изучен с точки зрения физики твердого тела. Основываясь на базовой идее, что тепло (температура) воплощено в микрокосмических фононах, считается, что сама тепловая релаксация является квантовым процессом электрон-фононной связи, который может реализовать квантовую настройку уровней энергии электронов посредством соответствующей конструкции лазера и получить новые каналы электронного перехода для генерации новой длины волнылазер. На основе этого мышления предложен новый принцип генерации лазера с кооперативной электрон-фононной накачкой, и выведено правило электронного перехода при электрон-фононной связи, взяв в качестве репрезентативного объекта Nd:YVO4, базовый лазерный кристалл. В то же время построен неохлаждаемый лазер с кооперативной фотон-фононной накачкой, который использует традиционную технологию накачки лазерного диода. Разработан лазер с редкой длиной волны 1168 нм и 1176 нм. На этой основе, на основе основного принципа генерации лазера и электрон-фононной связи, обнаружено, что произведение порога генерации лазера 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 кооперативанакачивающий лазер

Эта работа открывает новые перспективы для передовых исследований механизма генерации лазера.лазерная физикаи высокоэнергетический лазер, указывает на новое измерение дизайна для технологии расширения длины волны лазера и исследования лазерных кристаллов, и может принести новые исследовательские идеи для развитияквантовая оптика, лазерная медицина, лазерные дисплеи и другие смежные области применения.