レーザー発生メカニズムの最近の進歩と新しいレーザー研究

レーザー発生メカニズムの最近の進歩と新しいレーザー研究
最近、山東大学結晶材料国家重点研究所のZhang Huaijin教授とYu Haohai教授、南京大学固体微細構造物理学国家重点研究所のChen Yanfeng教授とHe Cheng教授の研究グループは、この問題を解決するために協力しました。は、この問題を解決し、フォーンフォノン協調ポンピングのレーザー発生メカニズムを提案し、伝統的な Nd:YVO4 レーザー結晶を代表的な研究対象としました。超蛍光の高効率レーザー出力は電子エネルギー準位の限界を突破することで得られ、レーザー発生閾値と温度の物理的関係（フォノン数は密接な関係）が明らかになり、その表現形式はキュリーの法則と同じである。この研究は、「フォトン・フォノン協調励起レーザー」という名前で Nature Communications (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) に掲載されました。山東大学国家重点結晶材料研究所の2020年博士課程学生であるYu Fu氏とFei Liang氏が共同筆頭著者であり、南京大学固体微細構造物理学国家重点研究所のCheng He氏が2人目の著者であり、Yu教授は共同筆頭著者である。山東大学の Haohai 氏と Huaijin Zhang 氏、および南京大学の Yanfeng Chen 氏が共同連絡著者です。
前世紀にアインシュタインが光の誘導放射理論を提案して以来、レーザー機構は完全に開発され、1960 年にマイマンは最初の光励起固体レーザーを発明しました。レーザー生成中の熱緩和はレーザー生成に伴う重要な物理現象であり、レーザーの性能と利用可能なレーザー出力に重大な影響を与えます。熱緩和と熱効果は、レーザープロセスにおける重要な有害な物理パラメータとして常に考えられており、さまざまな熱伝達および冷却技術によって低減する必要があります。したがって、レーザー開発の歴史は廃熱との闘いの歴史であると考えられます。

フォトン・フォノン協調励起レーザーの理論的概要

研究チームは長年レーザーや非線形光学材料の研究に取り組んできましたが、近年では熱緩和過程が固体物理学の観点から理解が深まってきました。熱（温度）は微宇宙フォノンに具現化されているという基本的な考え方に基づいて、熱緩和自体が電子フォノン結合の量子プロセスであると考えられており、適切なレーザー設計を通じて電子エネルギーレベルの量子調整を実現でき、新しい電子遷移チャネルによる新しい波長の生成レーザ。この考え方に基づいて,電子‐フォノン協調励起レーザ生成の新しい原理を提案し,基本的なレーザ結晶であるNd:YVO4を代表的な対象として,電子‐フォノン結合下の電子遷移則を導出した。同時に、従来のレーザーダイオードポンピング技術を使用する非冷却フォトン-フォノン協調ポンピングレーザーが構築されます。希少波長1168nmと1176nmのレーザーを設計。これに基づいて、レーザー発生と電子フォノン結合の基本原理に基づいて、レーザー発生閾値と温度の積は定数であることがわかり、これは磁気におけるキュリーの法則の表現と同じであり、また次のことを示します。無秩序な相転移プロセスにおける基本的な物理法則。

光子・フォノン協調実験の実現ポンピングレーザー

この研究は、レーザー発生メカニズムに関する最先端の研究に新たな視点を提供します。レーザー物理学、および高エネルギーレーザーは、レーザー波長拡張技術とレーザー結晶探査の新しい設計次元を指摘しており、レーザーの開発に新しい研究アイデアをもたらす可能性があります。量子光学、レーザー医学、レーザーディスプレイおよびその他の関連応用分野。