Πρόσφατες εξελίξεις στον μηχανισμό παραγωγής λέιζερ και νέεςέρευνα με λέιζερ
Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα των Καθηγητών Zhang Huaijin και Yu Haohai του Κρατικού Εργαστηρίου Κρυσταλλικών Υλικών του Πανεπιστημίου Shandong και των Καθηγητών Chen Yanfeng και He Cheng του Κρατικού Εργαστηρίου Φυσικής Στερεάς Μικροδομής του Πανεπιστημίου Nanjing συνεργάστηκαν για να λύσουν το πρόβλημα και πρότειναν τον μηχανισμό παραγωγής λέιζερ συνεργατικής άντλησης φωνών-φωνονίων, λαμβάνοντας ως αντιπροσωπευτικό ερευνητικό αντικείμενο τον παραδοσιακό κρύσταλλο λέιζερ Nd:YVO4. Η υψηλής απόδοσης έξοδος λέιζερ του υπερφθορισμού επιτυγχάνεται με την υπέρβαση του ορίου ενεργειακής στάθμης ηλεκτρονίων και αποκαλύπτεται η φυσική σχέση μεταξύ του κατωφλίου παραγωγής λέιζερ και της θερμοκρασίας (ο αριθμός φωνονίων είναι στενά συνδεδεμένος) και η μορφή έκφρασης είναι η ίδια με τον νόμο του Curie. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) με την ονομασία "Λέιζερ συνεργατικής άντλησης φωτονίων-φωνονίων". Οι Yu Fu και Fei Liang, διδακτορικός φοιτητής της τάξης 2020, στο Κρατικό Εργαστήριο Κλειδιών Κρυσταλλικών Υλικών, στο Πανεπιστήμιο Shandong, είναι οι πρώτοι συγγραφείς, ο Cheng He, στο Κρατικό Εργαστήριο Κλειδιών Φυσικής Στερεάς Μικροδομής, στο Πανεπιστήμιο Nanjing, είναι ο δεύτερος συγγραφέας, και οι καθηγητές Yu Haohai και Huaijin Zhang, στο Πανεπιστήμιο Shandong, και ο Yanfeng Chen, στο Πανεπιστήμιο Nanjing, είναι οι αντίστοιχοι συγγραφείς.
Από τότε που ο Αϊνστάιν πρότεινε τη θεωρία της διεγερμένης ακτινοβολίας του φωτός τον περασμένο αιώνα, ο μηχανισμός του λέιζερ έχει αναπτυχθεί πλήρως και το 1960, ο Maiman εφηύρε το πρώτο οπτικά αντλούμενο στερεάς κατάστασης λέιζερ. Κατά την παραγωγή λέιζερ, η θερμική χαλάρωση είναι ένα σημαντικό φυσικό φαινόμενο που συνοδεύει την παραγωγή λέιζερ, το οποίο επηρεάζει σοβαρά την απόδοση και την διαθέσιμη ισχύ του λέιζερ. Η θερμική χαλάρωση και η θερμική επίδραση θεωρούνταν πάντα ως οι βασικές επιβλαβείς φυσικές παράμετροι στη διαδικασία λέιζερ, οι οποίες πρέπει να μειωθούν με διάφορες τεχνολογίες μεταφοράς θερμότητας και ψύξης. Επομένως, η ιστορία της ανάπτυξης των λέιζερ θεωρείται η ιστορία του αγώνα με την απορριπτόμενη θερμότητα.
Θεωρητική επισκόπηση του συνεργατικού λέιζερ άντλησης φωτονίων-φωνονίων
Η ερευνητική ομάδα ασχολείται εδώ και καιρό με την έρευνα λέιζερ και μη γραμμικών οπτικών υλικών και τα τελευταία χρόνια, η διαδικασία θερμικής χαλάρωσης έχει κατανοηθεί σε βάθος από την οπτική γωνία της φυσικής στερεάς κατάστασης. Με βάση τη βασική ιδέα ότι η θερμότητα (θερμοκρασία) ενσωματώνεται στα μικροκοσμικά φωνόνια, θεωρείται ότι η ίδια η θερμική χαλάρωση είναι μια κβαντική διαδικασία σύζευξης ηλεκτρονίου-φωνονίου, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει κβαντική προσαρμογή των ενεργειακών επιπέδων ηλεκτρονίων μέσω κατάλληλου σχεδιασμού λέιζερ και να αποκτήσει νέα κανάλια μετάβασης ηλεκτρονίων για τη δημιουργία νέου μήκους κύματος.λέιζερΜε βάση αυτή τη σκέψη, προτείνεται μια νέα αρχή για την παραγωγή συνεργατικού λέιζερ άντλησης ηλεκτρονίων-φωνονίων και ο κανόνας μετάβασης ηλεκτρονίων υπό τη σύζευξη ηλεκτρονίων-φωνονίων προκύπτει λαμβάνοντας ως αντιπροσωπευτικό αντικείμενο το Nd:YVO4, έναν βασικό κρύσταλλο λέιζερ. Ταυτόχρονα, κατασκευάζεται ένα μη ψυχόμενο συνεργατικό λέιζερ άντλησης φωτονίων-φωνονίων, το οποίο χρησιμοποιεί την παραδοσιακή τεχνολογία άντλησης διόδων λέιζερ. Σχεδιάζεται λέιζερ με σπάνιο μήκος κύματος 1168nm και 1176nm. Σε αυτή τη βάση, με βάση τη βασική αρχή της παραγωγής λέιζερ και της σύζευξης ηλεκτρονίων-φωνονίων, διαπιστώνεται ότι το γινόμενο του κατωφλίου παραγωγής λέιζερ και της θερμοκρασίας είναι μια σταθερά, η οποία είναι η ίδια με την έκφραση του νόμου Curie στον μαγνητισμό, και επίσης καταδεικνύει τον βασικό φυσικό νόμο στην άτακτη διαδικασία μετάβασης φάσης.
Πειραματική υλοποίηση της συνεργασίας φωτονίων-φωνονίωναντλώντας λέιζερ
Αυτή η εργασία παρέχει μια νέα προοπτική για την έρευνα αιχμής σχετικά με τον μηχανισμό παραγωγής λέιζερ,φυσική λέιζερ, και λέιζερ υψηλής ενέργειας, επισημαίνει μια νέα διάσταση σχεδιασμού για την τεχνολογία επέκτασης μήκους κύματος λέιζερ και την εξερεύνηση κρυστάλλων λέιζερ, και μπορεί να φέρει νέες ερευνητικές ιδέες για την ανάπτυξηκβαντική οπτική, ιατρική λέιζερ, οθόνη λέιζερ και άλλοι σχετικοί τομείς εφαρμογής.
Ώρα δημοσίευσης: 15 Ιανουαρίου 2024