Последние достижения в механизме генерации лазерного излучения и новые исследования в области лазеров.

Последние достижения в механизме генерации лазерного излучения и новые разработки.лазерные исследования
Недавно исследовательская группа профессоров Чжан Хуайцзиня и Ю Хаохая из Государственной ключевой лаборатории кристаллических материалов Шаньдунского университета, а также профессоров Чэнь Яньфэна и Хэ Чэна из Государственной ключевой лаборатории физики твердой микроструктуры Нанкинского университета совместно разработала механизм генерации лазерного излучения путем совместной накачки фононов, взяв в качестве объекта исследования традиционный лазерный кристалл Nd:YVO4. Была достигнута высокая эффективность лазерного излучения в виде сверхфлуоресценции за счет преодоления предела уровня энергии электронов, выявлена ​​физическая взаимосвязь между порогом генерации лазерного излучения и температурой (число фононов тесно связано), а форма выражения совпадает с законом Кюри. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) под названием «Лазер с совместной накачкой фотонов и фононов». Ю Фу и Фэй Лян, аспиранты выпуска 2020 года, Государственная ключевая лаборатория кристаллических материалов, Шаньдунский университет, являются соавторами, Чэн Хэ, Государственная ключевая лаборатория физики твердой микроструктуры, Нанкинский университет, является вторым автором, а профессора Ю Хаохай и Хуайцзинь Чжан, Шаньдунский университет, и Яньфэн Чен, Нанкинский университет, являются соавторами, ответственными за переписку.
С тех пор как Эйнштейн в прошлом веке предложил теорию стимулированного излучения света, механизм лазерного излучения был полностью разработан, и в 1960 году Майман изобрел первый твердотельный лазер с оптической накачкой. В процессе генерации лазерного излучения важным физическим явлением является тепловая релаксация, которая серьезно влияет на характеристики лазера и доступную мощность. Тепловая релаксация и тепловое воздействие всегда считались ключевыми вредными физическими параметрами в процессе лазерной генерации, которые необходимо снижать с помощью различных технологий теплопередачи и охлаждения. Поэтому история развития лазеров считается историей борьбы с отработанным теплом.

Теоретический обзор лазера с кооперативной фотон-фононной накачкой

Исследовательская группа давно занимается исследованиями лазерных и нелинейных оптических материалов, и в последние годы процесс термической релаксации был глубоко изучен с точки зрения физики твердого тела. Исходя из основной идеи о том, что тепло (температура) заключено в микроскопических фононах, считается, что сама термическая релаксация является квантовым процессом электрон-фононной связи, который позволяет осуществлять квантовое регулирование энергетических уровней электронов посредством соответствующей конструкции лазера и получать новые каналы электронных переходов для генерации новых длин волн.лазерНа основе этих соображений предложен новый принцип генерации лазерного излучения с кооперативной электрон-фононной накачкой, и выведено правило электронного перехода при электрон-фононной связи на примере Nd:YVO4, основного лазерного кристалла, в качестве представительного объекта. Одновременно с этим создан неохлаждаемый лазер с кооперативной фотон-фононной накачкой, использующий традиционную технологию накачки лазерным диодом. Разработан лазер с редкими длинами волн 1168 нм и 1176 нм. На этой основе, исходя из основного принципа генерации лазерного излучения и электрон-фононной связи, установлено, что произведение порога генерации лазерного излучения и температуры является постоянной величиной, что совпадает с выражением закона Кюри в магнетизме, а также демонстрирует основной физический закон в процессе фазового перехода в неупорядоченном состоянии.

Экспериментальная реализация кооперативного взаимодействия фотонов и фононов.лазер накачки

Данная работа открывает новые перспективы для передовых исследований механизма генерации лазерного излучения.физика лазеровВысокоэнергетический лазер указывает на новое направление в разработке технологий расширения длины волны лазера и исследовании лазерных кристаллов, а также может дать новые идеи для дальнейших исследований в области разработки лазеров.квантовая оптикалазерная медицина, лазерные дисплеи и другие смежные области применения.