Những tiến bộ gần đây trong cơ chế tạo ra tia laser và các công nghệ mớinghiên cứu tia laser
Gần đây, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Zhang Huaijin và Giáo sư Yu Haohai thuộc Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nhà nước về Vật liệu Tinh thể của Đại học Sơn Đông và Giáo sư Chen Yanfeng và Giáo sư He Cheng của Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nhà nước về Vật lý Cấu trúc Vi rắn của Đại học Nam Kinh đã cùng nhau giải quyết vấn đề vấn đề và đề xuất cơ chế tạo laser của bơm cộng tác phoon-phonon, đồng thời lấy tinh thể laser Nd: YVO4 truyền thống làm đối tượng nghiên cứu đại diện.Đầu ra laser hiệu suất cao của siêu huỳnh quang thu được bằng cách vượt qua giới hạn mức năng lượng điện tử và mối quan hệ vật lý giữa ngưỡng phát tia laser và nhiệt độ (số phonon có liên quan chặt chẽ) được tiết lộ và dạng biểu thức giống như định luật Curie.Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) với tên gọi “Laser được bơm cộng tác Photon-phonon”.Yu Fu và Fei Liang, nghiên cứu sinh tiến sĩ khóa 2020, Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về vật liệu tinh thể, Đại học Sơn Đông, là đồng tác giả đầu tiên, Cheng He, Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về vật lý cấu trúc vi mô rắn, Đại học Nam Kinh, là tác giả thứ hai và Giáo sư Yu Haohai và Huaijin Zhang, Đại học Sơn Đông, và Yanfeng Chen, Đại học Nam Kinh, là đồng tác giả.
Kể từ khi Einstein đề xuất lý thuyết bức xạ kích thích của ánh sáng vào thế kỷ trước, cơ chế laser đã được phát triển hoàn chỉnh, và vào năm 1960, Maiman đã phát minh ra laser trạng thái rắn được bơm quang học đầu tiên.Trong quá trình tạo ra laser, sự hồi phục nhiệt là một hiện tượng vật lý quan trọng đi kèm với quá trình tạo ra laser, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của laser và công suất laser có sẵn.Sự hồi phục nhiệt và hiệu ứng nhiệt luôn được coi là các thông số vật lý có hại chính trong quy trình laser, cần phải giảm bớt bằng các công nghệ truyền nhiệt và làm lạnh khác nhau.Vì vậy, lịch sử phát triển của laser được coi là lịch sử của cuộc đấu tranh với nhiệt thải.
Tổng quan lý thuyết về laser bơm hợp tác photon-phonon
Nhóm nghiên cứu từ lâu đã tham gia nghiên cứu vật liệu quang học laser và phi tuyến, và trong những năm gần đây, quá trình thư giãn nhiệt đã được hiểu sâu sắc từ góc độ vật lý chất rắn.Dựa trên ý tưởng cơ bản rằng nhiệt (nhiệt độ) được thể hiện trong các phonon vi vũ trụ, người ta coi rằng bản thân sự giãn nhiệt là một quá trình lượng tử của sự ghép cặp electron-phonon, có thể thực hiện việc điều chỉnh lượng tử các mức năng lượng electron thông qua thiết kế laser thích hợp và thu được kênh chuyển tiếp điện tử mới để tạo ra bước sóng mớitia laze.Dựa trên suy nghĩ này, một nguyên tắc mới của việc tạo ra laser bơm hợp tác electron-phonon đã được đề xuất và quy tắc chuyển đổi electron trong quá trình ghép electron-phonon được rút ra bằng cách lấy Nd:YVO4, một tinh thể laser cơ bản, làm vật thể đại diện.Đồng thời, một laser bơm hợp tác photon-phonon không được làm mát được chế tạo, sử dụng công nghệ bơm diode laser truyền thống.Laser có bước sóng hiếm 1168nm và 1176nm được thiết kế.Trên cơ sở đó, dựa trên nguyên lý cơ bản của quá trình tạo ra tia laser và sự ghép cặp electron-phonon, người ta thấy rằng tích của ngưỡng phát tia laser và nhiệt độ là một hằng số, giống như biểu thức của định luật Curie trong từ tính, đồng thời cũng chứng tỏ định luật vật lý cơ bản trong quá trình chuyển pha mất trật tự.
Thực nghiệm thí nghiệm hợp tác photon-phononbơm laser
Công trình này cung cấp một góc nhìn mới cho nghiên cứu tiên tiến về cơ chế tạo tia laser,vật lý tia laservà laser năng lượng cao, chỉ ra một hướng thiết kế mới cho công nghệ mở rộng bước sóng laser và thăm dò tinh thể laser, đồng thời có thể mang lại những ý tưởng nghiên cứu mới cho sự phát triển củaquang học lượng tử, y học laser, màn hình laser và các lĩnh vực ứng dụng liên quan khác.
Thời gian đăng: Jan-15-2024