Mga kamakailang pagsulong sa mekanismo ng pagbuo ng laser at bagong pananaliksik sa laser

Mga kamakailang pagsulong sa mekanismo ng pagbuo ng laser at mga bagopananaliksik sa laser
Kamakailan lamang, ang grupo ng pananaliksik nina Propesor Zhang Huaijin at Propesor Yu Haohai ng State Key Laboratory of Crystal Materials ng Shandong University at Propesor Chen Yanfeng at Propesor He Cheng ng State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics ng Nanjing University ay nagtulungan upang malutas ang problema at iminungkahi ang mekanismo ng pagbuo ng laser ng phoon-phonon collaborative pumping, at kinuha ang tradisyonal na Nd:YVO4 laser crystal bilang kinatawan na bagay ng pananaliksik. Ang mataas na kahusayan ng laser output ng superfluorescence ay nakukuha sa pamamagitan ng paglampas sa limitasyon ng antas ng enerhiya ng elektron, at ang pisikal na ugnayan sa pagitan ng threshold ng pagbuo ng laser at temperatura (ang bilang ng phonon ay malapit na magkaugnay) ay naipakita, at ang anyo ng ekspresyon ay kapareho ng batas ni Curie. Ang pag-aaral ay inilathala sa Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) sa ilalim ng pangalang "Photon-phonon collaboratively pumped laser". Sina Yu Fu at Fei Liang, estudyante ng PhD ng Baitang 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, ay mga unang awtor, si Cheng He ng State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, ang pangalawang awtor, at sina Propesor Yu Haohai at Huaijin Zhang ng Shandong University, at Yanfeng Chen ng Nanjing University, ay mga kapwa awtor.
Simula nang imungkahi ni Einstein ang teorya ng stimulated radiation ng liwanag noong nakaraang siglo, ang mekanismo ng laser ay ganap nang naunlad, at noong 1960, naimbento ni Maiman ang unang optically pumped solid-state laser. Sa panahon ng pagbuo ng laser, ang thermal relaxation ay isang mahalagang pisikal na penomeno na kasabay ng pagbuo ng laser, na seryosong nakakaapekto sa pagganap ng laser at magagamit na lakas ng laser. Ang thermal relaxation at thermal effect ay palaging itinuturing na pangunahing mapaminsalang pisikal na mga parameter sa proseso ng laser, na dapat bawasan ng iba't ibang teknolohiya sa paglipat ng init at pagpapalamig. Samakatuwid, ang kasaysayan ng pag-unlad ng laser ay itinuturing na kasaysayan ng pakikibaka sa waste heat.

Pangkalahatang-ideya ng teoretikal na photon-phonon cooperative pumping laser

Matagal nang nakikibahagi ang pangkat ng pananaliksik sa pananaliksik sa laser at nonlinear optical materials, at nitong mga nakaraang taon, ang proseso ng thermal relaxation ay malalim na naunawaan mula sa pananaw ng solid state physics. Batay sa pangunahing ideya na ang init (temperatura) ay nakapaloob sa microcosmic phonons, itinuturing na ang thermal relaxation mismo ay isang quantum process ng electron-phonon coupling, na maaaring magpatupad ng quantum tailoring ng mga antas ng enerhiya ng electron sa pamamagitan ng naaangkop na disenyo ng laser, at makakuha ng mga bagong electron transition channel upang makabuo ng bagong wavelength.laserBatay sa kaisipang ito, isang bagong prinsipyo ng electron-phonon cooperative pumping laser generation ang iminungkahi, at ang electron transition rule sa ilalim ng electron-phonon coupling ay hinango sa pamamagitan ng pagkuha ng Nd:YVO4, isang basic laser crystal, bilang isang representatibong bagay. Kasabay nito, isang uncooled photon-phonon cooperative pumping laser ang binuo, na gumagamit ng tradisyonal na laser diode pumping technology. Dinisenyo ang laser na may rare wavelength na 1168nm at 1176nm. Batay dito, batay sa pangunahing prinsipyo ng laser generation at electron-phonon coupling, natuklasan na ang produkto ng laser generation threshold at temperatura ay isang constant, na kapareho ng ekspresyon ng Curie's law sa magnetism, at ipinapakita rin ang pangunahing pisikal na batas sa disordered phase transition process.

Eksperimental na pagsasakatuparan ng kooperatiba ng photon-phononlaser na pangbomba

Ang gawaing ito ay nagbibigay ng isang bagong pananaw para sa makabagong pananaliksik sa mekanismo ng pagbuo ng laser,pisika ng laser, at high energy laser, ay nagtuturo ng isang bagong dimensyon ng disenyo para sa teknolohiya ng pagpapalawak ng wavelength ng laser at paggalugad ng kristal ng laser, at maaaring magdala ng mga bagong ideya sa pananaliksik para sa pagpapaunlad ngoptikang kwantum, gamot na laser, laser display at iba pang kaugnay na larangan ng aplikasyon.