Nedavni napredak u mehanizmu generiranja lasera i nova istraživanja lasera

Nedavni napredak u mehanizmu generiranja lasera i novilasersko istraživanje
Nedavno je istraživačka grupa profesora Zhanga Huaijina i profesora Yu Haohaija iz Državnog ključnog laboratorija za kristalne materijale Sveučilišta Shandong te profesora Chen Yanfenga i profesora He Chenga iz Državnog ključnog laboratorija za fiziku čvrstih mikrostruktura Sveučilišta Nanjing zajedno radila na rješavanju problema i predložila mehanizam generiranja lasera foonsko-fononskim kolaborativnim pumpanjem, uzimajući tradicionalni Nd:YVO4 laserski kristal kao reprezentativni objekt istraživanja. Visokoučinkoviti laserski izlaz superfluorescencije postiže se probijanjem granice energetske razine elektrona, a otkriven je fizički odnos između praga generiranja lasera i temperature (broj fonona 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 „Fotonsko-fononski kolaborativno pumpani laser“. Yu Fu i Fei Liang, doktorand generacije 2020., Državni ključni laboratorij za kristalne materijale, Sveučilište Shandong, su prvi autori, Cheng He, Državni ključni laboratorij za fiziku mikrostrukture čvrstih tijela, Sveučilište Nanjing, je drugi autor, a profesori Yu Haohai i Huaijin Zhang, Sveučilište Shandong, te Yanfeng Chen, Sveučilište Nanjing, su koautori za dopisivanje.
Otkad je Einstein u prošlom stoljeću predložio teoriju stimuliranog zračenja svjetlosti, laserski mehanizam je u potpunosti razvijen, a 1960. godine Maiman je izumio prvi optički pumpani laser u čvrstom stanju. Tijekom generiranja lasera, toplinska relaksacija je važan fizički fenomen koji prati generiranje lasera, a ozbiljno utječe na performanse lasera i dostupnu snagu lasera. Toplinska relaksacija i toplinski učinak oduvijek su se smatrali ključnim štetnim fizičkim parametrima u laserskom procesu, koji se moraju smanjiti raznim tehnologijama prijenosa topline i hlađenja. Stoga se povijest razvoja lasera smatra poviješću borbe s otpadnom toplinom.

Teorijski pregled foton-fononskog kooperativnog pumpnog lasera

Istraživački tim se dugo bavi istraživanjem lasera i nelinearnih optičkih materijala, a posljednjih godina proces toplinske relaksacije duboko je shvaćen iz perspektive fizike čvrstog stanja. Na temelju osnovne ideje da je toplina (temperatura) utjelovljena u mikrokozmičkim fononima, smatra se da je sama toplinska relaksacija kvantni proces spajanja elektrona i fonona, koji može ostvariti kvantno prilagođavanje energetskih razina elektrona kroz odgovarajući dizajn lasera i dobiti nove kanale prijelaza elektrona za generiranje novih valnih duljina.laserNa temelju ovog razmišljanja predložen je novi princip generiranja kooperativnog pumpnog lasera elektron-fonon, a pravilo prijelaza elektrona pri elektron-fononskom spajanju izvedeno je uzimajući Nd:YVO4, osnovni laserski kristal, kao reprezentativni objekt. Istovremeno, konstruiran je nehlađeni kooperativni pumpni laser foton-fonon koji koristi tradicionalnu tehnologiju pumpanja laserskom diodom. Projektiran je laser s rijetkom valnom duljinom od 1168 nm i 1176 nm. Na temelju toga, temeljeno na osnovnom principu generiranja lasera i elektron-fononskog spajanja, utvrđeno je da je produkt praga generiranja lasera i temperature konstanta, što je isto kao i izraz Curiejevog zakona u magnetizmu, a također pokazuje osnovni fizikalni zakon u procesu neuređenog faznog prijelaza.

Eksperimentalna realizacija foton-fononske kooperativepumpni laser

Ovaj rad pruža novu perspektivu za najsuvremenija istraživanja mehanizma generiranja lasera,laserska fizika, i visokoenergetski laser, ukazuje na novu dimenziju dizajna za tehnologiju širenja valne duljine lasera i istraživanje laserskih kristala te može donijeti nove istraživačke ideje za razvojkvantna optika, laserska medicina, laserski prikaz i druga srodna područja primjene.