Recenti progressi nel meccanismo di generazione laser e nuova ricerca laser

Recenti progressi nel meccanismo di generazione laser e nuoviricerca laser
Recentemente, il gruppo di ricerca del Professor Zhang Huaijin e del Professor Yu Haohai del Laboratorio Statale di Materiali Cristallieri dell'Università di Shandong, e del Professor Chen Yanfeng e del Professor He Cheng del Laboratorio Statale di Fisica delle Microstrutture Solide dell'Università di Nanchino, ha collaborato per risolvere il problema e ha proposto il meccanismo di generazione laser del pompaggio collaborativo foone-fonone, prendendo come oggetto di ricerca rappresentativo il tradizionale cristallo laser Nd:YVO4. L'elevata efficienza di emissione laser della superfluorescenza si ottiene superando il limite del livello energetico degli elettroni, e viene rivelata la relazione fisica tra la soglia di generazione laser e la temperatura (il numero di 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 titolo "Laser a pompaggio collaborativo fotone-fonone". Yu Fu e Fei Liang, dottorandi della classe 2020 presso il Laboratorio statale chiave di materiali cristallini dell'Università di Shandong, sono i primi co-autori, Cheng He, Laboratorio statale chiave di fisica delle microstrutture solide dell'Università di Nanchino, è il secondo autore e i professori Yu Haohai e Huaijin Zhang dell'Università di Shandong e Yanfeng Chen dell'Università di Nanchino sono co-autori corrispondenti.
Da quando Einstein propose la teoria della radiazione stimolata della luce nel secolo scorso, il meccanismo laser è stato pienamente sviluppato e, nel 1960, Maiman inventò il primo laser a stato solido a pompaggio ottico. 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 diverse tecnologie di trasferimento termico e refrigerazione. Pertanto, la storia dello sviluppo del laser è considerata la storia della lotta al calore di scarto.

Panoramica teorica del laser a pompaggio cooperativo fotone-fonone

Il team di ricerca è da tempo impegnato nella ricerca su laser e 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. Partendo dall'idea di base che il calore (temperatura) sia racchiuso nei fononi microcosmici, si ritiene che il rilassamento termico stesso sia un processo quantistico di accoppiamento elettrone-fonone, che può realizzare una personalizzazione quantistica dei livelli energetici degli elettroni attraverso un'adeguata progettazione laser e ottenere nuovi canali di transizione elettronica per generare nuove lunghezze d'onda.laserSulla base di questo ragionamento, viene proposto un nuovo principio di generazione laser a pompaggio cooperativo elettrone-fonone, e la regola di transizione elettronica in presenza di accoppiamento elettrone-fonone viene derivata prendendo Nd:YVO4, un cristallo laser di base, come oggetto rappresentativo. Allo stesso tempo, viene costruito un laser a pompaggio cooperativo fotone-fonone non raffreddato, che utilizza la tradizionale tecnologia di pompaggio a diodo laser. Viene progettato un laser con lunghezza d'onda rara di 1168 nm e 1176 nm. Su questa base, basandosi sul principio di base della generazione laser e dell'accoppiamento elettrone-fonone, si scopre che il prodotto tra la soglia di generazione laser e la temperatura è una costante, che coincide con l'espressione della legge di Curie nel campo magnetico, e dimostra anche la legge fisica fondamentale nel processo di transizione di fase disordinata.

Realizzazione sperimentale della cooperativa fotone-fononelaser di pompaggio

Questo lavoro fornisce una nuova prospettiva per la ricerca d'avanguardia sul meccanismo di generazione laser,fisica lasere il laser ad alta energia, indica una nuova dimensione di progettazione per la tecnologia di espansione della lunghezza d'onda laser e l'esplorazione dei cristalli laser e può portare nuove idee di ricerca per lo sviluppo diottica quantistica, medicina laser, display laser e altri campi di applicazione correlati.