Naujausi lazerio generavimo mechanizmo ir naujų lazerių tyrimų pasiekimai

Naujausi lazerio generavimo mechanizmo pasiekimai ir naujilazeriniai tyrimai
Neseniai Šandongo universiteto Valstybinės kristalinių medžiagų laboratorijos profesoriaus Zhang Huaijino ir Yu Haohai bei Nandzingo universiteto Valstybinės kietųjų mikrostruktūros fizikos laboratorijos profesoriaus Cheno Yanfengo ir He Chengo tyrimų grupė kartu dirbo, kad išspręstų šią problemą, ir pasiūlė lazerio generavimo mechanizmą – fononų kolaboracinį kaupinimą, o reprezentatyviu tyrimo objektu pasirinko tradicinį Nd:YVO4 lazerio kristalą. Didelio efektyvumo superfluorescencijos lazerio spinduliuotė gaunama peržengiant elektronų energijos lygio ribą, ir atskleidžiamas fizikinis ryšys tarp lazerio generavimo ribos ir temperatūros (fononų skaičius yra glaudžiai susijęs), o išraiškos forma yra tokia pati kaip Curie dėsnis. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale „Nature Communications“ (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) pavadinimu „Fotonų ir fononų kolaboraciniu kaupinimu veikiantis lazeris“. Pirmieji autoriai yra Yu Fu ir Fei Liang, 2020 m. laidos doktorantas iš Šandongo universiteto Valstybinės kristalinių medžiagų laboratorijos, antrasis autorius yra Cheng He iš Nandzingo universiteto Valstybinės kietųjų mikrostruktūros fizikos laboratorijos, o bendraautoriai yra Šandongo universiteto profesoriai Yu Haohai ir Huaijin Zhang bei Nandzingo universiteto Yanfeng Chen.
Nuo tada, kai praėjusiame amžiuje Einšteinas pasiūlė stimuliuojamos šviesos spinduliuotės teoriją, lazerio mechanizmas buvo iki galo išvystytas, o 1960 m. Maimanas išrado pirmąjį optiškai kaupinamą kietojo kūno lazerį. Lazerio generavimo metu terminė relaksacija yra svarbus fizikinis reiškinys, lydintis lazerio generavimą, kuris smarkiai veikia lazerio veikimą ir turimą lazerio galią. Terminė relaksacija ir terminis efektas visada buvo laikomi pagrindiniais kenksmingais fiziniais lazerio proceso parametrais, kuriuos reikia sumažinti įvairiomis šilumos perdavimo ir šaldymo technologijomis. Todėl lazerių kūrimo istorija laikoma kovos su šilumos perdavimu istorija.

Fotonų-fononų kooperatyvinio pumpavimo lazerio teorinė apžvalga

Mokslininkų komanda jau seniai užsiima lazerinių ir netiesinių optinių medžiagų tyrimais, o pastaraisiais metais šiluminės relaksacijos procesas buvo giliai suprastas iš kietojo kūno fizikos perspektyvos. Remiantis pagrindine idėja, kad šiluma (temperatūra) slypi mikrokosminiuose fononuose, manoma, kad pati šiluminė relaksacija yra kvantinis elektronų ir fononų sąveikos procesas, kuris gali realizuoti elektronų energijos lygių kvantinį pritaikymą taikant tinkamą lazerio konstrukciją ir gauti naujus elektronų perėjimo kanalus, kad būtų generuojamas naujas bangos ilgis.lazerisRemiantis šiuo mąstymu, siūlomas naujas elektronų-fononų kooperatyvinio kaupinimo lazerio generavimo principas ir, imant Nd:YVO4, pagrindinį lazerio kristalą, kaip reprezentatyvų objektą, išvesta elektronų virsmo taisyklė elektronų-fononų sąveikoje. Tuo pačiu metu sukonstruotas neatvėsintas fotonų-fononų kooperatyvinis kaupinimo lazeris, kuriame naudojama tradicinė lazerinių diodų kaupinimo technologija. Suprojektuotas lazeris, kurio bangos ilgis retas – 1168 nm ir 1176 nm. Remiantis tuo, remiantis pagrindiniu lazerio generavimo ir elektronų-fononų sąveikos principu, nustatyta, kad lazerio generavimo slenksčio ir temperatūros sandauga yra konstanta, kuri sutampa su Kiuri dėsnio išraiška magnetizme, ir taip pat demonstruoja pagrindinį fizikos dėsnį netvarkingos fazinės transformacijos procese.

Eksperimentinis fotonų-fononų kooperatyvo įgyvendinimaspumpuojantis lazeris

Šis darbas suteikia naują perspektyvą pažangiausiems lazerio generavimo mechanizmo tyrimams,lazerių fizikair didelės energijos lazeris atkreipia dėmesį į naują lazerio bangos ilgio išplėtimo technologijos ir lazerinių kristalų tyrinėjimo projektavimo dimensiją ir gali atnešti naujų tyrimų idėjų, kaip plėtotikvantinė optika, lazerinė medicina, lazerinis ekranas ir kitos susijusios taikymo sritys.