Kemajuan terkini dalam mekanisme pembangkitan laser dan penelitian laser baru

Kemajuan terkini dalam mekanisme pembangkitan laser dan barupenelitian laser
Baru-baru ini, kelompok peneliti Profesor Zhang Huaijin dan Profesor Yu Haohai dari Laboratorium Kunci Negara Bahan Kristal Universitas Shandong dan Profesor Chen Yanfeng dan Profesor He Cheng dari Laboratorium Kunci Negara Fisika Struktur Mikro Padat Universitas Nanjing telah bekerja sama untuk memecahkan masalah tersebut. masalah dan mengusulkan mekanisme pembangkitan laser pemompaan kolaboratif foon-fonon, dan mengambil kristal laser Nd:YVO4 tradisional sebagai objek penelitian yang representatif. Keluaran laser superfluoresensi efisiensi tinggi diperoleh dengan menembus batas tingkat energi elektron, dan hubungan fisik antara ambang pembangkitan laser dan suhu (bilangan fonon berkaitan erat) terungkap, dan bentuk ekspresinya sama dengan hukum Curie. Studi ini dipublikasikan di Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) dengan nama “Laser yang dipompa secara kolaboratif Foton-fonon”. Yu Fu dan Fei Liang, mahasiswa PhD Angkatan 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, adalah penulis pendamping pertama, Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University, adalah penulis kedua, dan Profesor Yu Haohai dan Huaijin Zhang, Universitas Shandong, dan Yanfeng Chen, Universitas Nanjing, adalah penulis koresponden.
Sejak Einstein mengajukan teori radiasi cahaya terstimulasi pada abad terakhir, mekanisme laser telah dikembangkan sepenuhnya, dan pada tahun 1960, Maiman menemukan laser solid-state yang dipompa secara optik pertama. Selama pembangkitan laser, relaksasi termal merupakan fenomena fisik penting yang menyertai pembangkitan laser, yang sangat mempengaruhi kinerja laser dan daya laser yang tersedia. Relaksasi termal dan efek termal selalu dianggap sebagai parameter fisik berbahaya utama dalam proses laser, yang harus dikurangi dengan berbagai teknologi perpindahan panas dan pendinginan. Oleh karena itu, sejarah perkembangan laser dianggap sebagai sejarah perjuangan melawan limbah panas.

Tinjauan teoritis laser pemompaan kooperatif foton-fonon

Tim peneliti telah lama terlibat dalam penelitian bahan optik laser dan nonlinier, dan dalam beberapa tahun terakhir, proses relaksasi termal telah dipahami secara mendalam dari perspektif fisika benda padat. Berdasarkan gagasan dasar bahwa panas (suhu) diwujudkan dalam fonon mikrokosmik, relaksasi termal itu sendiri dianggap sebagai proses kuantum penggandengan elektron-fonon, yang dapat mewujudkan penyesuaian kuantum tingkat energi elektron melalui desain laser yang sesuai, dan memperoleh saluran transisi elektron baru untuk menghasilkan panjang gelombang barulaser. Berdasarkan pemikiran ini, sebuah prinsip baru generasi laser pemompaan kooperatif elektron-fonon diusulkan, dan aturan transisi elektron di bawah penggandengan elektron-fonon diturunkan dengan menggunakan Nd:YVO4, kristal laser dasar, sebagai objek representatif. Pada saat yang sama, laser pemompaan kooperatif foton-fonon tanpa pendingin dibuat, yang menggunakan teknologi pemompaan dioda laser tradisional. Laser dengan panjang gelombang langka 1168nm dan 1176nm dirancang. Atas dasar ini, berdasarkan prinsip dasar pembangkitan laser dan penggandengan elektron-fonon, ditemukan bahwa hasil kali ambang pembangkitan laser dan suhu adalah suatu konstanta, yang sama dengan ekspresi hukum Curie dalam magnetisme, dan juga menunjukkan hukum fisika dasar dalam proses transisi fase tidak teratur.

Realisasi eksperimental koperasi foton-fononmemompa laser

Karya ini memberikan perspektif baru untuk penelitian mutakhir tentang mekanisme pembangkitan laser,fisika laser, dan laser energi tinggi, menunjukkan dimensi desain baru untuk teknologi perluasan panjang gelombang laser dan eksplorasi kristal laser, dan mungkin membawa ide penelitian baru untuk pengembanganoptik kuantum, pengobatan laser, tampilan laser, dan bidang aplikasi terkait lainnya.