Avances recentes no mecanismo de xeración de láseres e novas investigacións sobre láseres

Avances recentes nos mecanismos de xeración de láser e novasinvestigación láser
Recentemente, o grupo de investigación do profesor Zhang Huaijin e o profesor Yu Haohai do Laboratorio Estatal Clave de Materiais Cristalinos da Universidade de Shandong e o profesor Chen Yanfeng e o profesor He Cheng do Laboratorio Estatal Clave de Física de Microestruturas Sólidas da Universidade de Nanjing traballaron xuntos para resolver o problema e propuxeron o mecanismo de xeración láser de bombeo colaborativo foón-fonón, tomando o cristal láser Nd:YVO4 tradicional como obxecto de investigación representativo. A saída láser de alta eficiencia da superfluorescencia obtense ao romper o límite do nivel de enerxía dos electróns, e revélase a relación física entre o limiar de xeración láser e a temperatura (o número de fonóns está estreitamente relacionado), e a forma de expresión é a mesma que a lei de Curie. O estudo publicouse en Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) baixo o nome de "Láser bombeado colaborativamente fotón-fonón". Yu Fu e Fei Liang, estudante de doutoramento da promoción de 2020 do Laboratorio Estatal Clave de Materiais Cristalinos da Universidade de Shandong, son coautores primeiros; Cheng He, do Laboratorio Estatal Clave de Física de Microestruturas Sólidas da Universidade de Nanjing, é o segundo autor; e os profesores Yu Haohai e Huaijin Zhang, da Universidade de Shandong, e Yanfeng Chen, da Universidade de Nanjing, son autores correspondentes.
Desde que Einstein propuxo a teoría da radiación estimulada da luz no século pasado, o mecanismo do láser desenvolveuse completamente e, en 1960, Maiman inventou o primeiro láser de estado sólido bombeado opticamente. Durante a xeración do láser, a relaxación térmica é un fenómeno físico importante que acompaña á xeración do láser, que afecta seriamente ao rendemento do láser e á potencia láser dispoñible. A relaxación térmica e o efecto térmico sempre se consideraron os parámetros físicos prexudiciais clave no proceso láser, que deben reducirse mediante diversas tecnoloxías de transferencia de calor e refrixeración. Polo tanto, a historia do desenvolvemento do láser considérase a historia da loita contra a calor residual.

Visión xeral teórica do láser de bombeo cooperativo fotón-fonón

O equipo de investigación leva moito tempo dedicado á investigación de materiais láser e ópticos non lineais e, nos últimos anos, o proceso de relaxación térmica comprendeuse profundamente desde a perspectiva da física do estado sólido. Baseándose na idea básica de que a calor (temperatura) está incorporada nos fonóns microcósmicos, considérase que a propia relaxación térmica é un proceso cuántico de acoplamento electrón-fonón, que pode realizar a adaptación cuántica dos niveis de enerxía dos electróns mediante un deseño láser axeitado e obter novos canais de transición de electróns para xerar novas lonxitudes de onda.láserBaseándose neste pensamento, propúxose un novo principio de xeración de láser de bombeo cooperativo electrón-fonón e derívase a regra de transición de electróns baixo o acoplamento electrón-fonón tomando Nd:YVO4, un cristal láser básico, como obxecto representativo. Ao mesmo tempo, constrúese un láser de bombeo cooperativo fotón-fonón non arrefriado, que utiliza a tecnoloxía tradicional de bombeo de díodos láser. Deseñouse un láser cunha lonxitude de onda pouco común de 1168 nm e 1176 nm. Con base nisto, baseándose no principio básico da xeración de láser e o acoplamento electrón-fonón, chégase á conclusión de que o produto do limiar de xeración de láser e a temperatura é unha constante, que é a mesma que a expresión da lei de Curie no magnetismo, e tamén demostra a lei física básica no proceso de transición de fase desordenado.

Realización experimental da cooperativa fotón-fonónláser de bombeo

Este traballo ofrece unha nova perspectiva para a investigación de vangarda sobre o mecanismo de xeración de láseres,física láser, e láser de alta enerxía, sinala unha nova dimensión de deseño para a tecnoloxía de expansión de lonxitudes de onda láser e a exploración de cristais láser, e pode achegar novas ideas de investigación para o desenvolvemento deóptica cuántica, medicina láser, visualización láser e outros campos de aplicación relacionados.