Avenços recents en mecanismes de generació de làser i noves investigacions sobre làser

Avenços recents en mecanisme de generació làser i nousinvestigació làser
Recentment, el grup de recerca del professor Zhang Huaijin i el professor Yu Haohai del Laboratori Estatal de Materials de Cristall de la Universitat de Shandong i el Professor Chen Yanfeng i el Professor He Cheng del Laboratori Estatal Clau de Física de Microestructures Sòlides de la Universitat de Nanjing han treballat junts per resoldre el problema. problema i va proposar el mecanisme de generació làser del bombeig col·laboratiu foon-fonó, i va prendre el cristall làser Nd:YVO4 tradicional com a objecte d'investigació representatiu. La sortida làser d'alta eficiència de superfluorescència s'obté superant el límit del nivell d'energia d'electrons, i es revela la relació física entre el llindar de generació del làser i la temperatura (el nombre de fonons està estretament relacionat) i la forma d'expressió és la mateixa que la llei de Curie. L'estudi es va publicar a Nature Communications (doi: 10.1038/ S41467-023-433959-9) amb el nom de "Làser bombejat col·laborativament de fotòn-fonó". Yu Fu i Fei Liang, estudiant de doctorat de la Classe 2020, Laboratori Estatal de Materials de Cristall, Universitat de Shandong, són els primers autors, Cheng He, Laboratori Estatal de Física de Microestructures Sòlides, Universitat de Nanjing, és el segon autor, i els professors Yu Haohai i Huaijin Zhang, de la Universitat de Shandong, i Yanfeng Chen, de la Universitat de Nanjing, són autors co-corresponents.
Des que Einstein va proposar la teoria de la radiació estimulada de la llum al segle passat, el mecanisme làser s'ha desenvolupat completament, i l'any 1960, Maiman va inventar el primer làser d'estat sòlid bombat òpticament. Durant la generació del làser, la relaxació tèrmica és un fenomen físic important que acompanya la generació del làser, que afecta seriosament el rendiment del làser i la potència del làser disponible. La relaxació tèrmica i l'efecte tèrmic sempre s'han considerat com els paràmetres físics nocius clau en el procés làser, que s'han de reduir mitjançant diverses tecnologies de transferència de calor i refrigeració. Per tant, es considera que la història del desenvolupament del làser és la història de la lluita amb la calor residual.

Visió general teòrica del làser de bombeig cooperatiu fotó-fonó

L'equip d'investigació fa temps que es dedica a la investigació de làser i materials òptics no lineals, i en els darrers anys, el procés de relaxació tèrmica s'ha entès profundament des de la perspectiva de la física de l'estat sòlid. A partir de la idea bàsica que la calor (temperatura) s'incorpora als fonons microcòsmics, es considera que la relaxació tèrmica en si és un procés quàntic d'acoblament electró-fonó, que pot realitzar l'adaptació quàntica dels nivells d'energia electrònica mitjançant un disseny làser adequat i obtenir nous canals de transició electrònica per generar nova longitud d'onalàser. A partir d'aquest pensament, es proposa un nou principi de generació làser de bombeig cooperatiu electró-fonó, i la regla de transició d'electrons sota l'acoblament electró-fonó es deriva prenent Nd: YVO4, un cristall làser bàsic, com a objecte representatiu. Al mateix temps, es construeix un làser de bombeig cooperatiu fotó-fonó sense refrigerar, que utilitza la tecnologia tradicional de bombeig de díodes làser. Està dissenyat un làser amb una longitud d'ona rara de 1168 nm i 1176 nm. Sobre aquesta base, basant-se en el principi bàsic de la generació làser i l'acoblament electró-fonó, es troba que el producte del llindar de generació del làser i la temperatura és una constant, que és el mateix que l'expressió de la llei de Curie en magnetisme, i també demostra la llei física bàsica en el procés de transició de fase desordenada.

Realització experimental de la cooperativa fotó-fonóbombeig làser

Aquest treball proporciona una nova perspectiva per a la recerca d'avantguarda sobre mecanismes de generació làser,física del làser, i làser d'alta energia, assenyala una nova dimensió de disseny per a la tecnologia d'expansió de la longitud d'ona làser i l'exploració de cristalls làser, i pot aportar noves idees de recerca per al desenvolupament deòptica quàntica, medicina làser, pantalla làser i altres camps d'aplicació relacionats.