Kemajuan terbaru dalam mekanisme pembangkitan laser dan penelitian laser baru

Kemajuan terbaru dalam mekanisme pembangkitan laser danpenelitian laser
Baru-baru ini, kelompok penelitian 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 Mikrostruktur Padat Universitas Nanjing telah bekerja sama untuk memecahkan masalah dan mengusulkan mekanisme pembangkitan laser pemompaan kolaboratif foon-fonon, dan mengambil kristal laser Nd:YVO4 tradisional sebagai objek penelitian representatif. Keluaran laser efisiensi tinggi superfluoresensi diperoleh dengan menerobos batas tingkat energi elektron, dan hubungan fisik antara ambang pembangkitan laser dan suhu (jumlah fonon terkait 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 Kelas 2020, Laboratorium Kunci Negara Material Kristal, Universitas Shandong, merupakan penulis pertama bersama, Cheng He, Laboratorium Kunci Negara Fisika Mikrostruktur Padat, Universitas Nanjing, merupakan penulis kedua, dan Profesor Yu Haohai dan Huaijin Zhang, Universitas Shandong, serta Yanfeng Chen, Universitas Nanjing, merupakan penulis korespondensi bersama.
Sejak Einstein mengajukan teori radiasi terstimulasi cahaya pada abad terakhir, mekanisme laser telah sepenuhnya dikembangkan, dan pada tahun 1960, Maiman menemukan laser solid-state pertama yang dipompa secara optik. Selama pembangkitan laser, relaksasi termal merupakan fenomena fisik penting yang menyertai pembangkitan laser, yang sangat memengaruhi kinerja dan daya laser yang tersedia. Relaksasi termal dan efek termal selalu dianggap sebagai parameter fisik utama yang berbahaya dalam proses laser, yang harus dikurangi dengan berbagai teknologi perpindahan panas dan refrigerasi. Oleh karena itu, sejarah perkembangan laser dianggap sebagai sejarah perjuangan melawan panas buang.

Tinjauan teoritis laser pompa kooperatif foton-fonon

Tim peneliti telah lama terlibat dalam penelitian laser dan material optik nonlinier, dan dalam beberapa tahun terakhir, proses relaksasi termal telah dipahami secara mendalam dari perspektif fisika benda padat. Berdasarkan gagasan dasar bahwa panas (suhu) terkandung dalam fonon mikrokosmik, relaksasi termal dianggap sebagai proses kuantum kopling elektron-fonon, yang dapat mewujudkan penyesuaian kuantum tingkat energi elektron melalui desain laser yang tepat, dan memperoleh saluran transisi elektron baru untuk menghasilkan panjang gelombang baru.laserBerdasarkan pemikiran ini, sebuah prinsip baru pembangkitan laser pompa kooperatif elektron-fonon diusulkan, dan aturan transisi elektron pada kopling elektron-fonon diturunkan dengan mengambil Nd:YVO4, sebuah kristal laser dasar, sebagai objek representatif. Pada saat yang sama, sebuah laser pompa kooperatif foton-fonon tanpa pendinginan dibangun, yang menggunakan teknologi pemompaan dioda laser tradisional. Laser dengan panjang gelombang langka 1168 nm dan 1176 nm dirancang. Berdasarkan prinsip dasar pembangkitan laser dan kopling elektron-fonon ini, ditemukan bahwa hasil kali ambang batas pembangkitan laser dan suhu adalah sebuah konstanta, yang sama dengan ekspresi hukum Curie dalam magnetisme, dan juga menunjukkan hukum fisika dasar dalam proses transisi fase tak teratur.

Realisasi eksperimental kooperatif foton-fononlaser pompa

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