Najnoviji napredak u mehanizmu generiranja lasera i nova istraživanja lasera

Najnoviji napredak u mehanizmu za generiranje lasera i novolasersko istraživanje
Nedavno je istraživačka skupina profesora Zhang Huaijina i profesora Yu Haohaia iz Državnog ključnog laboratorija za kristalne materijale Sveučilišta Shandong te profesora Chen Yanfenga i profesora He Chenga iz Državnog ključnog laboratorija za fiziku čvrste mikrostrukture Sveučilišta Nanjing zajedno radila na rješavanju problema i predložio mehanizam laserske generacije foon-fonon kolaborativnog pumpanja, te uzeo tradicionalni laserski kristal Nd:YVO4 kao reprezentativni objekt istraživanja.Laserski izlaz visoke učinkovitosti superfluorescencije postiže se probijanjem granice razine energije elektrona i otkriva se fizički odnos između praga laserske generacije i temperature (broj fonona je usko povezan), a oblik izražavanja je isti kao Curiejev zakon.Studija je objavljena u časopisu Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) pod nazivom “Photon-phonon collaboratively pumped laser”.Yu Fu i Fei Liang, doktorand Klase 2020., Državni ključni laboratorij za kristalne materijale, Sveučilište Shandong, prvi su autori, Cheng He, Državni ključni laboratorij za fiziku čvrste mikrostrukture, Sveučilište Nanjing, drugi je autor, a profesori Yu Haohai i Huaijin Zhang, Sveučilište Shandong, i Yanfeng Chen, Sveučilište Nanjing, sukorespondentni su autori.
Otkako je Einstein predložio teoriju stimuliranog zračenja svjetlosti u prošlom stoljeću, laserski mehanizam je u potpunosti razvijen, a 1960. Maiman je izumio prvi laser s optičkim pumpanjem u čvrstom stanju.Tijekom laserskog generiranja, toplinska relaksacija je važan fizički fenomen koji prati lasersko generiranje, a koji ozbiljno utječe na rad lasera i raspoloživu snagu lasera.Toplinska relaksacija i toplinski učinak oduvijek su smatrani ključnim štetnim fizikalnim parametrima u laserskom procesu, koji se moraju smanjiti različitim tehnologijama prijenosa topline i hlađenja.Stoga se povijest razvoja lasera smatra poviješću borbe s otpadnom toplinom.

Teorijski pregled foton-fonon kooperativnog pumpnog lasera

Istraživački tim dugo se bavi istraživanjem lasera i nelinearnih optičkih materijala, a posljednjih godina proces toplinske relaksacije je duboko 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 elektron-fononskog sprezanja, koji može ostvariti kvantno krojenje energetskih razina elektrona kroz odgovarajući laserski dizajn i dobiti nove kanale prijelaza elektrona za generiranje nove valne duljinelaser.Na temelju ovog razmišljanja, predloženo je novo načelo elektron-fononske kooperativne pumpne laserske generacije, a pravilo prijelaza elektrona pod elektron-fonon sprezanjem je izvedeno uzimanjem Nd:YVO4, osnovnog laserskog kristala, kao reprezentativnog objekta.Istodobno se konstruira nehlađeni foton-fonon kooperativni pumpni laser koji koristi tradicionalnu lasersku diodnu tehnologiju pumpanja.Dizajniran je laser rijetke valne duljine 1168nm i 1176nm.Na ovoj osnovi, temeljeno na osnovnom principu generiranja lasera i elektron-fononskog sprezanja, utvrđeno je da je umnožak praga generiranja lasera i temperature konstanta, što je isto kao izraz Curiejeva zakona u magnetizmu, a također pokazuje osnovni fizikalni zakon u procesu neuređenog faznog prijelaza.

Eksperimentalna realizacija foton-fonon kooperacijelaser za pumpanje

Ovaj rad pruža novu perspektivu za vrhunska istraživanja o mehanizmu generiranja lasera,laserska fizika, i visokoenergetskog lasera, ističe novu dimenziju dizajna za tehnologiju laserskog proširenja valne duljine i lasersko istraživanje kristala, te može donijeti nove istraživačke ideje za razvojkvantna optika, laserska medicina, laserski zaslon i druga srodna područja primjene.