Πρόσφατες εξελίξεις στον μηχανισμό παραγωγής λέιζερ και νέοέρευνα με λέιζερ
Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Zhang Huaijin και του καθηγητή Yu Haohai του State Key Laboratory of Crystal Materials of Shandong University και του Professor Chen Yanfeng και του Professor He Cheng του State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics του Πανεπιστημίου Nanjing συνεργάστηκαν για την επίλυση του πρόβλημα και πρότεινε τον μηχανισμό παραγωγής λέιζερ της συνεργατικής άντλησης φώνων-φωνονίων και πήρε τον παραδοσιακό κρύσταλλο λέιζερ Nd:YVO4 ως αντιπροσωπευτικό ερευνητικό αντικείμενο.Η έξοδος λέιζερ υψηλής απόδοσης του υπερφθορισμού λαμβάνεται μέσω της διάρρηξης του ορίου στάθμης ενέργειας ηλεκτρονίων και αποκαλύπτεται η φυσική σχέση μεταξύ του ορίου παραγωγής λέιζερ και της θερμοκρασίας (ο αριθμός φωνονίου είναι στενά συνδεδεμένος) και η μορφή έκφρασης είναι ίδια με τον νόμο του Κιουρί.Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) με την ονομασία «Λέιζερ συλλογικής αντλίας φωτονίων-φωνονίων».Ο Yu Fu και ο Fei Liang, PhD της Τάξης 2020, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, είναι συν-πρώτοι συγγραφείς, ο Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, το Πανεπιστήμιο Nanjing, είναι ο δεύτερος συγγραφέας και οι καθηγητές Yu Οι Haohai και Huaijin Zhang, Πανεπιστήμιο Shandong, και Yanfeng Chen, Πανεπιστήμιο Nanjing, είναι συν-αντίστοιχοι συγγραφείς.
Από τότε που ο Αϊνστάιν πρότεινε τη θεωρία της διεγερμένης ακτινοβολίας του φωτός τον περασμένο αιώνα, ο μηχανισμός λέιζερ έχει αναπτυχθεί πλήρως και το 1960, ο Maiman εφηύρε το πρώτο οπτικά αντλούμενο λέιζερ στερεάς κατάστασης.Κατά τη διάρκεια της παραγωγής λέιζερ, η θερμική χαλάρωση είναι ένα σημαντικό φυσικό φαινόμενο που συνοδεύει την παραγωγή λέιζερ, το οποίο επηρεάζει σοβαρά την απόδοση του λέιζερ και τη διαθέσιμη ισχύ λέιζερ.Η θερμική χαλάρωση και το θερμικό αποτέλεσμα θεωρούνταν πάντα ως οι βασικές επιβλαβείς φυσικές παράμετροι στη διαδικασία του λέιζερ, οι οποίες πρέπει να μειωθούν με διάφορες τεχνολογίες μεταφοράς θερμότητας και ψύξης.Ως εκ τούτου, η ιστορία της ανάπτυξης λέιζερ θεωρείται ότι είναι η ιστορία του αγώνα με την σπατάλη θερμότητας.
Θεωρητική επισκόπηση του συνεργατικού αντλητικού λέιζερ 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 γίνει βαθιά κατανοητή 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 ηλεκτρονίων-φωνονίων, η οποία μπορεί να πραγματοποιήσει κβαντική προσαρμογή των επιπέδων ενέργειας ηλεκτρονίων μέσω κατάλληλου σχεδιασμού λέιζερ και να αποκτήσει νέα κανάλια μετάβασης ηλεκτρονίων για τη δημιουργία νέου μήκους κύματοςλέιζερ.Με βάση αυτό το σκεπτικό, προτείνεται μια νέα αρχή της παραγωγής λέιζερ άντλησης συνεργατικής ηλεκτρονίων-φωνονίων και ο κανόνας μετάβασης ηλεκτρονίων υπό τη σύζευξη ηλεκτρονίων-φωνονίων προκύπτει λαμβάνοντας το Nd:YVO4, έναν βασικό κρύσταλλο λέιζερ, ως αντιπροσωπευτικό αντικείμενο.Ταυτόχρονα, κατασκευάζεται ένα λέιζερ άντλησης συνεργασίας φωτονίων-φωνονίων χωρίς ψύξη, το οποίο χρησιμοποιεί την παραδοσιακή τεχνολογία άντλησης διόδων λέιζερ.Έχει σχεδιαστεί λέιζερ με σπάνιο μήκος κύματος 1168nm και 1176nm.Σε αυτή τη βάση, με βάση τη βασική αρχή της δημιουργίας λέιζερ και της σύζευξης ηλεκτρονίων-φωνονίων, διαπιστώθηκε ότι το γινόμενο του κατωφλίου και της θερμοκρασίας παραγωγής λέιζερ είναι μια σταθερά, η οποία είναι ίδια με την έκφραση του νόμου του Κιουρί στον μαγνητισμό, και επίσης καταδεικνύει ο βασικός φυσικός νόμος στη διαδικασία μετάβασης διαταραγμένης φάσης.
Πειραματική υλοποίηση συνεταιρισμού φωτονίων-φωνονίωνάντληση λέιζερ
Αυτή η εργασία παρέχει μια νέα προοπτική για έρευνα αιχμής σχετικά με τον μηχανισμό παραγωγής λέιζερ,φυσική λέιζερκαι το λέιζερ υψηλής ενέργειας, επισημαίνει μια νέα διάσταση σχεδιασμού για την τεχνολογία επέκτασης μήκους κύματος λέιζερ και την εξερεύνηση κρυστάλλων με λέιζερ και μπορεί να φέρει νέες ερευνητικές ιδέες για την ανάπτυξηκβαντική οπτική, ιατρική λέιζερ, οθόνη λέιζερ και άλλα σχετικά πεδία εφαρμογών.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-15-2024