Viimeaikaiset edistysaskeleet lasergeneraattorimekanismeissa ja uusissalasertutkimus
Äskettäin Shandongin yliopiston kristallimateriaalien valtion avainlaboratorion professori Zhang Huaijinin ja professori Yu Haohain sekä Nanjingin yliopiston kiinteän aineen mikrorakennefysiikan valtion avainlaboratorion professori Chen Yanfengin ja professori He Chengin tutkimusryhmä on työskennellyt yhdessä ongelman ratkaisemiseksi ja ehdottanut fononi-fononi-yhteistyöpumppauksen laserin generointimekanismia, ottaen perinteisen Nd:YVO4-laserkiteen edustavaksi tutkimuskohteeksi. Superfluoresenssin tehokas laserin tuotto saadaan rikkomalla elektronien energiatason raja, ja laserin generointikynnyksen ja lämpötilan (fononien lukumäärä on läheisessä yhteydessä toisiinsa) välinen fysikaalinen suhde paljastuu, ja lausekemuoto on sama kuin Curien laki. Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) nimellä "Fotoni-fononi-yhteistyöpumppauslaser". Yu Fu ja Fei Liang, vuoden 2020 tohtoriopiskelija Shandongin yliopiston kristallimateriaalien valtion avainlaboratoriosta, ovat ensimmäisen kirjoittajan tekijöitä, Cheng He Nanjingin yliopiston kiinteän aineen mikrorakennefysiikan valtion avainlaboratoriosta on toinen kirjoittaja, ja professorit Yu Haohai ja Huaijin Zhang Shandongin yliopistosta sekä Yanfeng Chen Nanjingin yliopistosta ovat vastaavia kirjoittajia.
Siitä lähtien, kun Einstein esitti valon stimuloidun säteilyn teorian viime vuosisadalla, lasermekanismi on täysin kehittynyt, ja vuonna 1960 Maiman keksi ensimmäisen optisesti pumpatun kiinteän olomuodon laserin. Lasergeneroinnin aikana terminen relaksaatio on tärkeä fysikaalinen ilmiö, joka liittyy lasergenerointiin ja jolla on vakava vaikutus laserin suorituskykyyn ja käytettävissä olevaan lasertehoon. Terminen relaksaatio ja terminen vaikutus on aina pidetty laserprosessin keskeisimpinä haitallisina fysikaalisina parametreina, joita on vähennettävä erilaisilla lämmönsiirto- ja jäähdytystekniikoilla. Siksi lasereiden kehityksen historiaa pidetään hukkalämmön kanssa kamppailun historiana.
Fotoni-fononi-yhteistyöhön perustuvan pumppauslaserin teoreettinen yleiskatsaus
Tutkimusryhmä on pitkään tutkinut lasereita ja epälineaarisia optisia materiaaleja, ja viime vuosina lämpörelaksaatioprosessia on ymmärretty syvällisesti kiinteän olomuodon fysiikan näkökulmasta. Perusajatuksena on, että lämpö (lämpötila) sisältyy mikrokosmisiin fononeihin, ja lämpörelaksaation itsessään katsotaan olevan elektroni-fononi-kytkennän kvanttiprosessi, joka voi toteuttaa elektronien energiatasojen kvanttisäätelyn sopivan lasersuunnittelun avulla ja saada aikaan uusia elektronisiirtymäkanavia uusien aallonpituuksien generoimiseksi.laserTämän ajattelun perusteella esitetään uusi elektroni-fononi-kooperatiivisen pumppauslaserin generoinnin periaate, ja elektroni-fononi-kytkennän elektronisiirtymäsääntö johdetaan ottamalla edustavaksi objektiksi Nd:YVO4, peruslaserkide. Samalla rakennetaan jäähdyttämätön fotoni-fononi-kooperatiivinen pumppauslaser, joka käyttää perinteistä laserdiodipumppaustekniikkaa. Suunnitellaan laser, jonka aallonpituudet ovat harvinaisia 1168 nm ja 1176 nm. Tämän perusteella, laserin generoinnin ja elektroni-fononi-kytkennän perusperiaatteen pohjalta, havaitaan, että laserin generointikynnyksen ja lämpötilan tulo on vakio, joka on sama kuin Curien lain lauseke magnetismissa, ja osoittaa myös fysiikan peruslain epäjärjestyneessä faasimuutosprosessissa.
Fotoni-fononi-osuuskunnan kokeellinen toteutuspumppaava laser
Tämä työ tarjoaa uuden näkökulman lasersäteiden syntymekanismien huippututkimukseen,laserfysiikkaja suurenerginen laser, tuo esiin uuden suunnitteluulottuvuuden laserin aallonpituuden laajennustekniikalle ja laserkiteiden tutkimukselle ja voi tuoda uusia tutkimusideoita kehittämistä vartenkvanttioptiikka, laserlääketiede, lasernäyttö ja muut niihin liittyvät sovellusalueet.
Julkaisun aika: 15. tammikuuta 2024