Progrès récents dans le mécanisme de génération laser et nouveauxrecherche sur les lasers
Récemment, le groupe de recherche du professeur Zhang Huaijin et du professeur Yu Haohai du Laboratoire clé d'État des matériaux cristallins de l'Université de Shandong et du professeur Chen Yanfeng et du professeur He Cheng du Laboratoire clé d'État de physique des microstructures solides de l'Université de Nanjing ont travaillé ensemble pour résoudre le problème. problème et a proposé le mécanisme de génération laser de pompage collaboratif phoon-phonon, et a pris le cristal laser Nd:YVO4 traditionnel comme objet de recherche représentatif.La sortie laser à haute efficacité de la superfluorescence est obtenue en dépassant la limite du niveau d'énergie électronique, et la relation physique entre le seuil de génération laser et la température (le nombre de phonons est étroitement lié) est révélée, et la forme d'expression est la même que la loi de Curie.L’étude a été publiée dans Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) sous le nom de « Laser pompé de manière collaborative par photon-phonon ».Yu Fu et Fei Liang, doctorant de la promotion 2020, Laboratoire clé d'État des matériaux cristallins, Université du Shandong, sont les co-premiers auteurs, Cheng He, Laboratoire clé d'État de physique des microstructures solides, Université de Nanjing, est le deuxième auteur, et les professeurs Yu Haohai et Huaijin Zhang, de l'Université du Shandong, et Yanfeng Chen, de l'Université de Nanjing, sont les auteurs co-correspondants.
Depuis qu'Einstein a proposé la théorie du rayonnement stimulé de la lumière au siècle dernier, le mécanisme laser a été entièrement développé et, en 1960, Maiman a inventé le premier laser à solide pompé optiquement.Lors de la génération laser, la relaxation thermique est un phénomène physique important accompagnant la génération laser, qui affecte sérieusement les performances du laser et la puissance laser disponible.La relaxation thermique et l'effet thermique ont toujours été considérés comme les principaux paramètres physiques nocifs du processus laser, qui doivent être réduits par diverses technologies de transfert de chaleur et de réfrigération.Par conséquent, l’histoire du développement du laser est considérée comme l’histoire de la lutte contre la chaleur perdue.
Aperçu théorique du laser de pompage coopératif photon-phonon
L’équipe de recherche est engagée depuis longtemps dans la recherche sur les matériaux laser et optiques non linéaires et, ces dernières années, le processus de relaxation thermique a été profondément compris du point de vue de la physique du solide.Basé sur l'idée de base selon laquelle la chaleur (température) est incorporée dans les phonons microcosmiques, on considère que la relaxation thermique elle-même est un processus quantique de couplage électron-phonon, qui peut réaliser une adaptation quantique des niveaux d'énergie des électrons grâce à une conception laser appropriée, et obtenir de nouveaux canaux de transition électronique pour générer une nouvelle longueur d'ondelaser.Sur la base de cette réflexion, un nouveau principe de génération laser de pompage coopératif électron-phonon est proposé, et la règle de transition électronique sous couplage électron-phonon est dérivée en prenant Nd: YVO4, un cristal laser de base, comme objet représentatif.Dans le même temps, un laser de pompage coopératif photon-phonon non refroidi est construit, qui utilise la technologie traditionnelle de pompage par diode laser.Un laser avec une longueur d'onde rare de 1168 nm et 1176 nm est conçu.Sur cette base, basé sur le principe de base de la génération laser et du couplage électron-phonon, il a été constaté que le produit du seuil de génération laser et de la température est une constante, ce qui est la même que l'expression de la loi de Curie dans le magnétisme, et démontre également la loi physique fondamentale dans le processus de transition de phase désordonnée.
Réalisation expérimentale de coopérative photon-phononlaser de pompage
Ces travaux offrent une nouvelle perspective pour la recherche de pointe sur le mécanisme de génération laser,physique des laserset le laser à haute énergie, soulignent une nouvelle dimension de conception pour la technologie d'expansion de longueur d'onde laser et l'exploration des cristaux laser, et pourraient apporter de nouvelles idées de recherche pour le développement deoptique quantique, médecine laser, affichage laser et autres domaines d'application connexes.
Heure de publication : 15 janvier 2024