Recenti progressi nel meccanismo di generazione del laser e nuoviricerca laser
Recentemente, il gruppo di ricerca del professor Zhang Huaijin e del professor Yu Haohai del Laboratorio statale di materiali cristallini dell'Università di Shandong e del professor Chen Yanfeng e del professor He Cheng del Laboratorio statale di microstruttura solida dell'Università di Nanchino hanno lavorato insieme per risolvere il problema problema e ha proposto il meccanismo di generazione laser del pompaggio collaborativo foone-fonone e ha preso il tradizionale cristallo laser Nd: YVO4 come oggetto di ricerca rappresentativo. L'emissione laser ad alta efficienza della superfluorescenza si ottiene superando il limite del livello di energia degli elettroni e viene rivelata la relazione fisica tra la soglia di generazione del laser e la temperatura (il numero dei fononi è strettamente correlato) e la forma di espressione è la stessa della legge di Curie. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) con il nome “Laser pompato collaborativamente fotone-fonone”. Yu Fu e Fei Liang, dottorandi della classe 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Università di Shandong, sono i co-primi autori, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Università di Nanchino, è il secondo autore, e i professori Yu Haohai e Huaijin Zhang, Università di Shandong, e Yanfeng Chen, Università di Nanchino, sono autori co-corrispondenti.
Da quando Einstein propose la teoria della radiazione stimolata della luce nel secolo scorso, il meccanismo laser è stato completamente sviluppato e nel 1960 Maiman ha inventato il primo laser a stato solido pompato otticamente. Durante la generazione del laser, il rilassamento termico è un importante fenomeno fisico che accompagna la generazione del laser, che influisce seriamente sulle prestazioni del laser e sulla potenza laser disponibile. Il rilassamento termico e l'effetto termico sono sempre stati considerati i principali parametri fisici dannosi nel processo laser, che devono essere ridotti mediante varie tecnologie di trasferimento di calore e refrigerazione. Pertanto, la storia dello sviluppo del laser è considerata la storia della lotta contro il calore disperso.
Panoramica teorica del laser di pompaggio cooperativo fotone-fonone
Il gruppo di ricerca è impegnato da tempo nella ricerca sui laser e sui materiali ottici non lineari e, negli ultimi anni, il processo di rilassamento termico è stato profondamente compreso dal punto di vista della fisica dello stato solido. Basandosi sull'idea di base che il calore (temperatura) è incorporato nei fononi microcosmici, si ritiene che il rilassamento termico stesso sia un processo quantistico di accoppiamento elettrone-fonone, che può realizzare la personalizzazione quantistica dei livelli di energia degli elettroni attraverso un'appropriata progettazione laser e ottenere nuovi canali di transizione elettronica per generare nuova lunghezza d'ondalaser. Sulla base di questo pensiero, viene proposto un nuovo principio di generazione laser di pompaggio cooperativo elettrone-fonone e la regola di transizione elettronica sotto l'accoppiamento elettrone-fonone viene derivata prendendo Nd:YVO4, un cristallo laser di base, come oggetto rappresentativo. Allo stesso tempo, viene costruito un laser di pompaggio cooperativo fotone-fonone non raffreddato, che utilizza la tradizionale tecnologia di pompaggio a diodi laser. È stato progettato un laser con la rara lunghezza d'onda 1168 nm e 1176 nm. Su questa base, in base al principio di base della generazione laser e dell'accoppiamento elettrone-fonone, si è scoperto che il prodotto della soglia di generazione laser e della temperatura è una costante, che è la stessa dell'espressione della legge di Curie nel magnetismo, e dimostra anche la legge fisica fondamentale nel processo disordinato di transizione di fase.
Realizzazione sperimentale della cooperativa fotone-fononelaser di pompaggio
Questo lavoro fornisce una nuova prospettiva per la ricerca all’avanguardia sul meccanismo di generazione del laser,fisica del laser, e il laser ad alta energia, evidenziano una nuova dimensione progettuale per la tecnologia di espansione della lunghezza d'onda del laser e per l'esplorazione dei cristalli laser e possono portare nuove idee di ricerca per lo sviluppo diottica quantistica, medicina laser, display laser e altri campi di applicazione correlati.
Orario di pubblicazione: 15 gennaio 2024