Jüngste Fortschritte im Lasererzeugungsmechanismus und neue Laserforschung

Jüngste Fortschritte im Lasererzeugungsmechanismus und neueLaserforschung
Kürzlich hat die Forschungsgruppe von Professor Zhang Huaijin und Professor Yu Haohai vom State Key Laboratory of Crystal Materials der Shandong University sowie Professor Chen Yanfeng und Professor He Cheng vom State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics der Nanjing University zusammengearbeitet, um das Problem zu lösen Problem und schlug den Lasererzeugungsmechanismus des kollaborativen Phon-Phonon-Pumpens vor und verwendete den traditionellen Nd:YVO4-Laserkristall als repräsentatives Forschungsobjekt. Die hocheffiziente Laserleistung der Superfluoreszenz wird durch Durchbrechen der Grenze des Elektronenenergieniveaus erreicht, und die physikalische Beziehung zwischen der Lasererzeugungsschwelle und der Temperatur (Phononenzahl hängt eng zusammen) wird aufgedeckt, und die Ausdrucksform ist dieselbe wie das Curie-Gesetz. Die Studie wurde in Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) unter dem Namen „Photon-phonon collaboratively pumped laser“ veröffentlicht. Yu Fu und Fei Liang, Doktorandin der Klasse 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, sind Co-Erstautoren, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, ist der zweite Autor und Professor Yu Haohai und Huaijin Zhang, Shandong University, und Yanfeng Chen, Nanjing University, sind Co-Korrespondenzautoren.
Seit Einstein im letzten Jahrhundert die Theorie der stimulierten Strahlung des Lichts vorschlug, wurde der Lasermechanismus vollständig entwickelt, und 1960 erfand Maiman den ersten optisch gepumpten Festkörperlaser. Während der Lasererzeugung ist die thermische Entspannung ein wichtiges physikalisches Phänomen, das die Lasererzeugung begleitet und die Laserleistung und die verfügbare Laserleistung erheblich beeinträchtigt. Thermische Entspannung und thermischer Effekt gelten seit jeher als die wichtigsten schädlichen physikalischen Parameter im Laserprozess, die durch verschiedene Wärmeübertragungs- und Kühltechnologien reduziert werden müssen. Daher gilt die Geschichte der Laserentwicklung als die Geschichte des Kampfes mit der Abwärme.

Theoretischer Überblick über kooperative Photon-Phonon-Pumplaser

Das Forschungsteam beschäftigt sich seit langem mit der Laser- und nichtlinearen optischen Materialforschung und in den letzten Jahren wurde der thermische Relaxationsprozess aus der Perspektive der Festkörperphysik tiefgreifend verstanden. Basierend auf der Grundidee, dass Wärme (Temperatur) in den mikrokosmischen Phononen verkörpert ist, geht man davon aus, dass die thermische Entspannung selbst ein Quantenprozess der Elektron-Phonon-Kopplung ist, der durch geeignetes Laserdesign eine Quantenanpassung der Elektronenenergieniveaus realisieren und erhalten kann neue Elektronenübergangskanäle zur Erzeugung neuer WellenlängenLaser. Basierend auf dieser Überlegung wird ein neues Prinzip der kooperativen Elektron-Phonon-Pumplasererzeugung vorgeschlagen und die Elektronenübergangsregel unter Elektron-Phonon-Kopplung abgeleitet, indem Nd:YVO4, ein grundlegender Laserkristall, als repräsentatives Objekt verwendet wird. Gleichzeitig wird ein ungekühlter kooperativer Photon-Phonon-Pumplaser konstruiert, der die traditionelle Laserdioden-Pumptechnologie nutzt. Es wurde ein Laser mit seltenen Wellenlängen von 1168 nm und 1176 nm entwickelt. Auf dieser Grundlage, basierend auf dem Grundprinzip der Lasererzeugung und der Elektron-Phonon-Kopplung, wird festgestellt, dass das Produkt aus Lasererzeugungsschwelle und Temperatur eine Konstante ist, was mit dem Ausdruck des Curie-Gesetzes im Magnetismus identisch ist und auch demonstriert das grundlegende physikalische Gesetz im ungeordneten Phasenübergangsprozess.

Experimentelle Realisierung einer Photon-Phonon-KooperationPumplaser

Diese Arbeit bietet eine neue Perspektive für die Spitzenforschung zum Lasererzeugungsmechanismus.Laserphysikund Hochenergielaser weist auf eine neue Designdimension für die Laserwellenlängenerweiterungstechnologie und die Erforschung von Laserkristallen hin und könnte neue Forschungsideen für die Entwicklung bringenQuantenoptik, Lasermedizin, Laseranzeige und andere verwandte Anwendungsbereiche.