Nya framsteg inom lasergenereringsmekanismer och nyalaserforskning
Nyligen har forskargruppen bestående av professor Zhang Huaijin och professor Yu Haohai från State Key Laboratory of Crystal Materials vid Shandong University och professor Chen Yanfeng och professor He Cheng från State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics vid Nanjing University arbetat tillsammans för att lösa problemet och föreslagit lasergenereringsmekanismen för phoon-phonon kollaborativ pumpning, och tagit den traditionella Nd:YVO4-laserkristallen som representativt forskningsobjekt. Den högeffektiva laserutgången för superfluorescens erhålls genom att bryta igenom elektronenerginivågränsen, och det fysiska förhållandet mellan lasergenereringströskeln och temperaturen (fononantalet är nära besläktat) avslöjas, och uttrycksformen är densamma som Curies lag. Studien publicerades i Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) under namnet "Photon-phonon kollaborativt pumpad laser". Yu Fu och Fei Liang, doktorand för klass 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, är medförfattare, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, är andreförfattare, och professorerna Yu Haohai och Huaijin Zhang, Shandong University, och Yanfeng Chen, Nanjing University, är korresponderande författare.
Sedan Einstein föreslog teorin om stimulerad strålning av ljus under förra seklet har lasermekanismen utvecklats fullt ut, och 1960 uppfann Maiman den första optiskt pumpade fasta tillståndslasern. Under lasergenerering är termisk relaxation ett viktigt fysikaliskt fenomen som åtföljer lasergenerering, vilket allvarligt påverkar laserns prestanda och tillgänglig lasereffekt. Termisk relaxation och termisk effekt har alltid ansetts vara de viktigaste skadliga fysikaliska parametrarna i laserprocessen, vilka måste minskas med olika värmeöverförings- och kyltekniker. Därför anses laserutvecklingens historia vara historien om kampen mot spillvärme.
Teoretisk översikt över foton-fonon kooperativ pumplaser
Forskargruppen har länge varit engagerad i forskning om laser och ickelinjära optiska material, och under senare år har den termiska relaxationsprocessen blivit djupt förstådd ur ett fast tillståndsfysiskt perspektiv. Baserat på den grundläggande idén att värme (temperatur) finns i de mikrokosmiska fononerna, anses det att termisk relaxation i sig är en kvantprocess av elektron-fonon-koppling, som kan realisera kvantanpassning av elektronenerginivåer genom lämplig laserdesign, och erhålla nya elektronövergångskanaler för att generera nya våglängder.laserBaserat på detta tänkande föreslås en ny princip för elektron-fonon-kooperativ pumplasergenerering, och elektronövergångsregeln under elektron-fonon-koppling härleds genom att ta Nd:YVO4, en basisk laserkristall, som ett representativt objekt. Samtidigt konstrueras en okyld foton-fonon-kooperativ pumplaser, som använder traditionell laserdiodpumpningsteknik. Laser med sällsynta våglängder 1168 nm och 1176 nm designas. På denna grund, baserat på den grundläggande principen för lasergenerering och elektron-fonon-koppling, konstateras att produkten av lasergenereringströskeln och temperaturen är en konstant, vilket är detsamma som uttrycket för Curies lag i magnetism, och demonstrerar också den grundläggande fysikaliska lagen i den oordnade fasövergångsprocessen.
Experimentell realisering av foton-fonon-kooperativpumpande laser
Detta arbete ger ett nytt perspektiv för banbrytande forskning om lasergenereringsmekanismer,laserfysik, och högenergilaser, pekar ut en ny designdimension för laservåglängdsexpansionsteknik och laserkristallutforskning, och kan ge nya forskningsidéer för utveckling avkvantoptik, lasermedicin, laserdisplay och andra relaterade tillämpningsområden.
Publiceringstid: 15 januari 2024