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

Mga kamakailang pagsulong sa mekanismo ng pagbuo ng laser at bagopananaliksik sa laser
Kamakailan, ang pangkat ng pananaliksik nina Propesor Zhang Huaijin at Propesor Yu Haohai ng State Key Laboratory ng Crystal Materials ng Shandong University at Propesor Chen Yanfeng at Propesor He Cheng ng State Key Laboratory ng 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 ng research object. Ang mataas na kahusayan ng laser output ng superfluorescence ay nakukuha sa pamamagitan ng paglagpas sa limitasyon ng antas ng enerhiya ng elektron, at ang pisikal na relasyon sa pagitan ng laser generation threshold at temperatura (phonon number ay malapit na nauugnay) ay ipinahayag, at ang expression form ay pareho sa batas ni Curie. Ang pag-aaral ay nai-publish 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, PhD student ng Class 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, ay co-first authors, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, ang pangalawang may-akda, at Propesor Yu Sina Haohai at Huaijin Zhang, Shandong University, at Yanfeng Chen, Nanjing University, ay magkatuwang na mga may-akda.
Dahil iminungkahi ni Einstein ang stimulated radiation theory ng liwanag noong nakaraang siglo, ang mekanismo ng laser ay ganap na binuo, at noong 1960, naimbento ni Maiman ang unang optically pumped solid-state laser. Sa panahon ng laser generation, ang thermal relaxation ay isang mahalagang pisikal na phenomenon na kasama ng laser generation, na seryosong nakakaapekto sa laser performance at available na laser power. Ang thermal relaxation at thermal effect ay palaging itinuturing na pangunahing nakakapinsalang pisikal na parameter sa proseso ng laser, na dapat bawasan ng iba't ibang heat transfer at mga teknolohiya sa pagpapalamig. Samakatuwid, ang kasaysayan ng pag-unlad ng laser ay itinuturing na kasaysayan ng pakikibaka sa init ng basura.

Teoretikal na pangkalahatang-ideya ng photon-phonon cooperative pumping laser

Ang pangkat ng pananaliksik ay matagal nang nakikibahagi sa pananaliksik ng laser at nonlinear optical na materyales, at sa mga nakaraang taon, ang proseso ng thermal relaxation ay malalim na naiintindihan mula sa pananaw ng solid state physics. Batay sa pangunahing ideya na ang init (temperatura) ay nakapaloob sa mga microcosmic phonon, itinuturing na ang thermal relaxation mismo ay isang proseso ng quantum ng electron-phonon coupling, na maaaring mapagtanto ang quantum tailoring ng mga antas ng enerhiya ng elektron sa pamamagitan ng naaangkop na disenyo ng laser, at makakuha ng bagong mga channel ng paglipat ng elektron upang makabuo ng bagong wavelengthlaser. Batay sa pag-iisip na ito, ang isang bagong prinsipyo ng electron-phonon cooperative pumping laser generation ay iminungkahi, at ang electron transition rule sa ilalim ng electron-phonon coupling ay nakuha sa pamamagitan ng pagkuha ng Nd:YVO4, isang basic laser crystal, bilang isang kinatawan na bagay. Kasabay nito, ang isang uncooled photon-phonon cooperative pumping laser ay itinayo, na gumagamit ng tradisyonal na laser diode pumping technology. Ang laser na may bihirang wavelength na 1168nm at 1176nm ay dinisenyo. Sa batayan na ito, batay sa pangunahing prinsipyo ng henerasyon ng laser at pagkabit ng electron-phonon, natagpuan na ang produkto ng threshold at temperatura ng henerasyon ng laser ay pare-pareho, na pareho sa pagpapahayag ng batas ni Curie sa magnetism, at nagpapakita rin ng ang pangunahing pisikal na batas sa hindi maayos na proseso ng paglipat ng bahagi.

Eksperimental na pagsasakatuparan ng kooperatiba ng photon-phononpumping laser

Ang gawaing ito ay nagbibigay ng isang bagong pananaw para sa cutting-edge na pananaliksik sa mekanismo ng henerasyon ng laser,pisika ng laser, at mataas na enerhiya na laser, itinuturo ang 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 pagbuo ngquantum optics, gamot sa laser, pagpapakita ng laser at iba pang mga kaugnay na larangan ng aplikasyon.