Avances recientes en el mecanismo de generación de láser y nuevas investigaciones sobre láser.

Avances recientes en el mecanismo de generación de láser y nuevosinvestigación láser
Recientemente, el grupo de investigación del profesor Zhang Huaijin y el profesor Yu Haohai del Laboratorio Estatal Clave de Materiales Cristalinos de la Universidad de Shandong y el profesor Chen Yanfeng y el Profesor He Cheng del Laboratorio Estatal Clave de Física de Microestructura Sólida de la Universidad de Nanjing han trabajado juntos para resolver el problema y propuso el mecanismo de generación de láser de bombeo colaborativo fon-fonón, y tomó el cristal láser tradicional Nd: YVO4 como objeto de investigación representativo. La salida láser de alta eficiencia de la superfluorescencia se obtiene rompiendo el límite del nivel de energía del electrón, y se revela la relación física entre el umbral de generación del láser y la temperatura (el número de fonón está estrechamente relacionado), y la forma de expresión es la misma que la ley de Curie. El estudio fue publicado en Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) bajo el nombre “Láser bombeado colaborativamente fotones-fonones”. Yu Fu y Fei Liang, estudiante de doctorado de la promoción 2020, Laboratorio Estatal Clave de Materiales Cristalinos, Universidad de Shandong, son los primeros autores, Cheng He, Laboratorio Estatal Clave de Física de Microestructuras Sólidas, Universidad de Nanjing, es el segundo autor, y los profesores Yu Haohai y Huaijin Zhang, de la Universidad de Shandong, y Yanfeng Chen, de la Universidad de Nanjing, son coautores.
Desde que Einstein propuso la teoría de la radiación estimulada de la luz en el siglo pasado, el mecanismo láser se ha desarrollado por completo y, en 1960, Maiman inventó el primer láser de estado sólido bombeado ópticamente. Durante la generación del láser, la relajación térmica es un fenómeno físico importante que acompaña a la generación del láser y que afecta gravemente el rendimiento del láser y la potencia del láser disponible. La relajación térmica y el efecto térmico siempre se han considerado los parámetros físicos dañinos clave en el proceso láser, que deben reducirse mediante diversas tecnologías de refrigeración y transferencia de calor. Por lo tanto, la historia del desarrollo del láser se considera la historia de la lucha contra el calor residual.

Descripción teórica del láser de bombeo cooperativo fotón-fonón

El equipo de investigación ha estado involucrado durante mucho tiempo en la investigación de láseres y materiales ópticos no lineales y, en los últimos años, el proceso de relajación térmica se ha comprendido profundamente desde la perspectiva de la física del estado sólido. Basado en la idea básica de que el calor (temperatura) está incorporado en los fonones microcósmicos, se considera que la relajación térmica en sí misma es un proceso cuántico de acoplamiento electrón-fonón, que puede realizar una adaptación cuántica de los niveles de energía de los electrones mediante un diseño láser apropiado y obtener Nuevos canales de transición de electrones para generar nuevas longitudes de onda.láser. Con base en este pensamiento, se propone un nuevo principio de generación de láser de bombeo cooperativo electrón-fonón, y la regla de transición electrónica bajo acoplamiento electrón-fonón se deriva tomando Nd:YVO4, un cristal láser básico, como objeto representativo. Al mismo tiempo, se construye un láser de bombeo cooperativo de fotones y fonones no refrigerado, que utiliza la tecnología tradicional de bombeo de diodos láser. Se diseña un láser con longitudes de onda raras de 1168 nm y 1176 nm. Sobre esta base, basándose en el principio básico de generación de láser y acoplamiento electrón-fonón, se encuentra que el producto del umbral de generación de láser y la temperatura es una constante, que es lo mismo que la expresión de la ley de Curie en el magnetismo, y también demuestra la ley física básica en el proceso de transición de fase desordenada.

Realización experimental de la cooperativa fotón-fonón.láser de bombeo

Este trabajo proporciona una nueva perspectiva para la investigación de vanguardia sobre el mecanismo de generación de láser,física láser, y láser de alta energía, señala una nueva dimensión de diseño para la tecnología de expansión de longitud de onda láser y la exploración de cristales láser, y puede aportar nuevas ideas de investigación para el desarrollo deóptica cuántica, medicina láser, pantalla láser y otros campos de aplicación relacionados.