Laseri genereerimise mehhanismi ja uute tehnoloogiate hiljutised edusammudlaseruuringud
Hiljuti tegid Shandongi ülikooli kristallmaterjalide riikliku võtmelabori professor Zhang Huaijini ja professor Yu Haohai ning Nanjingi ülikooli tahke mikrostruktuuri füüsika riikliku võtmelabori professorid Chen Yanfeng ja He Cheng selle probleemi lahendamiseks koostööd ning pakkusid välja foon-foonon-koostööl põhineva pumpamise laseri genereerimise mehhanismi, võttes representatiivseks uurimisobjektiks traditsioonilise Nd:YVO4 laserkristalli. Superfluorestsentsi suure efektiivsusega laseri väljund saadakse elektronenergia taseme piiri ületamise teel ning selgub laseri genereerimise läve ja temperatuuri (foononite arv on tihedalt seotud) vaheline füüsikaline seos, mille avaldisvorm on sama, mis Curie seadusel. Uuring avaldati ajakirjas Nature Communications (doi:10.1038/S41467-023-433959-9) nime all „Footon-foonon-koostööl põhinevalt pumbatav laser“. Esimesed autorid on Yu Fu ja Fei Liang, Shandongi ülikooli kristallmaterjalide riikliku võtmelabori 2020. aasta doktorant, teine autor on Cheng He Nanjingi ülikooli tahke mikrostruktuuri füüsika riiklikust võtmelaborist ning kaasautorid on Shandongi ülikooli professorid Yu Haohai ja Huaijin Zhang ning Nanjingi ülikooli Yanfeng Chen.
Pärast seda, kui Einstein eelmisel sajandil esitas valguse stimuleeritud kiirguse teooria, on laseri mehhanism täielikult välja töötatud ja 1960. aastal leiutas Maiman esimese optiliselt pumbatava tahkislaseri. Laseri genereerimise ajal on termiline relaksatsioon oluline füüsikaline nähtus, mis kaasneb laseri genereerimisega ja mõjutab tõsiselt laseri jõudlust ja saadaolevat laseri võimsust. Termilist relaksatsiooni ja termilist efekti on alati peetud laserprotsessi peamisteks kahjulikeks füüsikalisteks parameetriteks, mida tuleb vähendada erinevate soojusülekande ja jahutustehnoloogiate abil. Seetõttu peetakse laserite arengu ajalugu võitluse ajalooks jääksoojusega.
Fotoon-foonon-kooperatiivse pumplaseri teoreetiline ülevaade
Uurimisrühm on pikka aega tegelenud laser- ja mittelineaarsete optiliste materjalide uurimisega ning viimastel aastatel on termilise relaksatsiooni protsessi sügavamalt mõistetud tahkisfüüsika vaatenurgast. Lähtudes põhiideest, et soojus (temperatuur) sisaldub mikrokosmilistes foononites, peetakse termilist relaksatsiooni ennast elektron-foonon-sidestuse kvantprotsessiks, mis võimaldab sobiva laseri disaini abil teostada elektronide energiatasemete kvantkohandamist ja saada uusi elektronide üleminekukanaleid uute lainepikkuste genereerimiseks.laserSelle mõttekäigu põhjal pakutakse välja uus elektron-foonon-kooperatiivse pumplaseri genereerimise põhimõte ning elektron-foonon-sidestuse elektronide ülemineku reegel tuletatakse, võttes representatiivseks objektiks Nd:YVO4, mis on tavaline laserkristall. Samal ajal konstrueeritakse jahutamata footon-foonon-kooperatiivne pumplaser, mis kasutab traditsioonilist laserdioodil põhinevat pumpamistehnoloogiat. Konstrueeritakse laser haruldaste lainepikkustega 1168 nm ja 1176 nm. Selle põhjal, tuginedes laseri genereerimise ja elektron-foonon-sidestuse põhiprintsiibile, leitakse, et laseri genereerimise läve ja temperatuuri korrutis on konstant, mis on sama mis Curie seaduse avaldis magnetismis, ning see demonstreerib ka põhilist füüsikaseadust korrastamata faasisiirde protsessis.
Foton-foonon-kooperatiivi eksperimentaalne teostuspumpav laser
See töö pakub uut perspektiivi laserkiirete genereerimise mehhanismi tipptasemel uuringutele,laserfüüsikaja suure energiaga laser, osutab laserlainepikkuse laiendamise tehnoloogia ja laserkristallide uurimise uuele disainimõõtmele ning võib tuua uusi uurimisideid arendamisekskvantoptika, lasermeditsiin, laserekraan ja muud sellega seotud rakendusvaldkonnad.
Postituse aeg: 15. jaanuar 2024