Jaunākie sasniegumi lāzera ģenerēšanas mehānismā un jauni lāzeru pētījumi

Jaunākie sasniegumi lāzera ģenerēšanas mehānismā un jaunilāzerpētījumi
Nesen Šaņdunas Universitātes Valsts Kristālu materiālu laboratorijas profesora Džana Huaidžina un profesora Ju Haohai pētniecības grupa, kā arī Naņdzjinas Universitātes Valsts Cietvielu mikrostruktūras fizikas laboratorijas profesora Čena Jaņfena un profesora He Čena pētniecības grupa ir kopīgi strādājusi, lai atrisinātu šo problēmu, un ierosinājusi lāzera ģenerēšanas mehānismu ar fononu-fononu kolaboratīvo sūknēšanu, par reprezentatīvu pētījuma objektu izvēloties tradicionālo Nd:YVO4 lāzerkristālu. Augstas efektivitātes lāzera superfluorescences jauda tiek iegūta, pārkāpjot elektronu enerģijas līmeņa robežu, un tiek atklāta fizikālā saistība starp lāzera ģenerēšanas slieksni un temperatūru (fononu skaits ir cieši saistīts), un izteiksmes forma ir tāda pati kā Kirī likumam. Pētījums tika publicēts žurnālā Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) ar nosaukumu "Fotonu-fononu kolaboratīvi sūknēts lāzers". Pirmie autori ir Ju Fu un Fei Liang, 2020. gada klases doktorants no Šaņdunas Universitātes Kristālu materiālu galvenās laboratorijas, otrais autors ir Čens He no Naņdzjinas Universitātes Cietvielu mikrostruktūras fizikas galvenās laboratorijas, bet līdzautori ir profesori Ju Haohai un Huaijins Džans no Šaņdunas Universitātes un Janfens Čens no Naņdzjinas Universitātes.
Kopš Einšteins pagājušajā gadsimtā ierosināja gaismas stimulētā starojuma teoriju, lāzera mehānisms ir pilnībā izstrādāts, un 1960. gadā Maimans izgudroja pirmo optiski sūknējamo cietvielu lāzeru. Lāzera ģenerēšanas laikā termiskā relaksācija ir svarīga fizikāla parādība, kas pavada lāzera ģenerēšanu un nopietni ietekmē lāzera veiktspēju un pieejamo lāzera jaudu. Termiskā relaksācija un termiskais efekts vienmēr ir uzskatīti par galvenajiem kaitīgajiem fizikālajiem parametriem lāzera procesā, kas jāsamazina, izmantojot dažādas siltuma pārneses un saldēšanas tehnoloģijas. Tāpēc lāzera attīstības vēsture tiek uzskatīta par cīņas ar siltuma zudumiem vēsturi.

Fotonu-fononu kooperatīvā sūknēšanas lāzera teorētiskais pārskats

Pētnieku komanda jau ilgstoši nodarbojas ar lāzeru un nelineāru optisko materiālu pētījumiem, un pēdējos gados termiskās relaksācijas process ir dziļi izprasts no cietvielu fizikas viedokļa. Pamatojoties uz pamatideju, ka siltums (temperatūra) ir ietverts mikrokosmiskajos fononos, tiek uzskatīts, ka pati termiskā relaksācija ir elektronu-fononu savienošanās kvantu process, kas var realizēt elektronu enerģijas līmeņu kvantu pielāgošanu, izmantojot atbilstošu lāzera dizainu, un iegūt jaunus elektronu pārejas kanālus, lai ģenerētu jaunu viļņa garumu.lāzersBalstoties uz šo domu, tiek piedāvāts jauns elektronu-fononu kooperatīvās sūknēšanas lāzera ģenerēšanas princips, un elektronu pārejas likums elektronu-fononu sasaistē tiek atvasināts, ņemot Nd:YVO4, pamata lāzera kristālu, kā reprezentatīvu objektu. Vienlaikus tiek konstruēts neatdzesēts fotonu-fononu kooperatīvais sūknēšanas lāzers, kas izmanto tradicionālo lāzera diodes sūknēšanas tehnoloģiju. Tiek izstrādāts lāzers ar retu viļņu garumu 1168 nm un 1176 nm. Pamatojoties uz to, balstoties uz lāzera ģenerēšanas un elektronu-fononu sasaistes pamatprincipu, tiek konstatēts, ka lāzera ģenerēšanas sliekšņa un temperatūras reizinājums ir konstante, kas ir tāda pati kā Kirī likuma izteiksme magnētismā, un tas arī demonstrē pamata fizikas likumu nesakārtotā fāžu pārejas procesā.

Fotonu-fononu kooperatīva eksperimentāla realizācijasūknēšanas lāzers

Šis darbs sniedz jaunu perspektīvu progresīviem pētījumiem par lāzera ģenerēšanas mehānismu,lāzera fizikaun augstas enerģijas lāzers norāda uz jaunu dizaina dimensiju lāzera viļņa garuma paplašināšanas tehnoloģijai un lāzera kristālu izpētei un var sniegt jaunas pētniecības idejas attīstībaikvantu optika, lāzermedicīna, lāzerdispleji un citas saistītas pielietojuma jomas.