Datblygiadau diweddar mewn mecanwaith cynhyrchu laser ac ymchwil laser newydd

Datblygiadau diweddar mewn mecanwaith cynhyrchu laser a rhai newyddymchwil laser
Yn ddiweddar, mae grŵp ymchwil yr Athro Zhang Huaijin a'r Athro Yu Haohai o Labordy Allweddol y Wladwriaeth ar gyfer Deunyddiau Grisial Prifysgol Shandong a'r Athro Chen Yanfeng a'r Athro He Cheng o Labordy Allweddol y Wladwriaeth ar gyfer Ffiseg Microstrwythur Solet Prifysgol Nanjing wedi cydweithio i ddatrys y broblem ac wedi cynnig y mecanwaith cynhyrchu laser ar gyfer pwmpio cydweithredol phoon-phonon, a chymryd y grisial laser Nd:YVO4 traddodiadol fel y gwrthrych ymchwil cynrychioliadol. Ceir allbwn laser effeithlonrwydd uchel uwchfflworoleuedd trwy dorri trwy'r terfyn lefel ynni electron, a datgelir y berthynas ffisegol rhwng y trothwy cynhyrchu laser a'r tymheredd (mae nifer y ffonon yn gysylltiedig yn agos), ac mae'r ffurf mynegiant yr un fath â chyfraith Curie. Cyhoeddwyd yr astudiaeth yn Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) o dan yr enw “Laser wedi'i bwmpio'n gydweithredol Photon-phonon”. Yu Fu a Fei Liang, myfyrwyr PhD Dosbarth 2020, Labordy Allweddol y Wladwriaeth ar gyfer Deunyddiau Grisial, Prifysgol Shandong, yw'r cyd-awduron cyntaf, Cheng He, Labordy Allweddol y Wladwriaeth ar gyfer Ffiseg Microstrwythur Solet, Prifysgol Nanjing, yw'r ail awdur, a'r Athrawon Yu Haohai a Huaijin Zhang, Prifysgol Shandong, a Yanfeng Chen, Prifysgol Nanjing, yw'r cyd-awduron cyfatebol.
Ers i Einstein gynnig y ddamcaniaeth ymbelydredd ysgogedig ar gyfer golau yn y ganrif ddiwethaf, mae mecanwaith y laser wedi'i ddatblygu'n llawn, ac ym 1960, dyfeisiodd Maiman y laser cyflwr solet cyntaf a bwmpiwyd yn optegol. Yn ystod cynhyrchu laser, mae ymlacio thermol yn ffenomen ffisegol bwysig sy'n cyd-fynd â chynhyrchu laser, sy'n effeithio'n ddifrifol ar berfformiad laser a phŵer laser sydd ar gael. Ystyriwyd ymlacio thermol ac effaith thermol erioed fel y paramedrau ffisegol niweidiol allweddol yn y broses laser, y mae'n rhaid eu lleihau gan amrywiol dechnolegau trosglwyddo gwres ac oeri. Felly, ystyrir bod hanes datblygu laser yn hanes y frwydr yn erbyn gwres gwastraff.

Trosolwg damcaniaethol o laser pwmpio cydweithredol ffoton-ffonon

Mae'r tîm ymchwil wedi bod yn ymwneud ag ymchwil i ddeunyddiau laser ac optegol anlinellol ers tro byd, ac yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae'r broses ymlacio thermol wedi'i deall yn ddwfn o safbwynt ffiseg cyflwr solet. Yn seiliedig ar y syniad sylfaenol bod gwres (tymheredd) wedi'i ymgorffori yn y ffononau microcosmig, ystyrir bod ymlacio thermol ei hun yn broses cwantwm o gyplu electron-ffonon, a all wireddu teilwra cwantwm lefelau ynni electron trwy ddylunio laser priodol, a chael sianeli trosglwyddo electron newydd i gynhyrchu tonfedd newydd.laserYn seiliedig ar y meddwl hwn, cynigir egwyddor newydd o gynhyrchu laser pwmpio cydweithredol electron-ffonon, a chaiff y rheol drawsnewid electron o dan gyplu electron-ffonon ei deillio trwy gymryd Nd:YVO4, grisial laser sylfaenol, fel gwrthrych cynrychioliadol. Ar yr un pryd, caiff laser pwmpio cydweithredol ffoton-ffonon heb ei oeri ei adeiladu, sy'n defnyddio'r dechnoleg pwmpio deuod laser draddodiadol. Cynlluniwyd laser gyda thonfedd brin o 1168nm ac 1176nm. Ar y sail hon, yn seiliedig ar egwyddor sylfaenol cynhyrchu laser a chyplu electron-ffonon, canfyddir bod cynnyrch trothwy cynhyrchu laser a thymheredd yn gysonyn, sydd yr un fath â mynegiant cyfraith Curie mewn magnetedd, ac mae hefyd yn dangos y gyfraith ffisegol sylfaenol yn y broses drawsnewid cyfnod anhrefnus.

Gwireddiad arbrofol o gydweithrediad ffoton-ffononlaser pwmpio

Mae'r gwaith hwn yn darparu persbectif newydd ar gyfer ymchwil arloesol ar fecanwaith cynhyrchu laser,ffiseg laser, a laser ynni uchel, yn tynnu sylw at ddimensiwn dylunio newydd ar gyfer technoleg ehangu tonfedd laser ac archwilio crisial laser, a gall ddod â syniadau ymchwil newydd ar gyfer datblyguopteg cwantwm, meddygaeth laser, arddangosfa laser a meysydd cymhwysiad cysylltiedig eraill.