ความก้าวหน้าล่าสุดในกลไกการสร้างเลเซอร์และการวิจัยเลเซอร์ใหม่

ความก้าวหน้าล่าสุดในกลไกการสร้างเลเซอร์และความใหม่การวิจัยด้วยเลเซอร์
เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Zhang Huaijin และศาสตราจารย์ Yu Haohai จาก State Key Laboratory of Crystal Materials ของมหาวิทยาลัย Shandong และ Professor Chen Yanfeng และ Professor He Cheng จาก State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics ของมหาวิทยาลัย Nanjing ได้ทำงานร่วมกันเพื่อแก้ปัญหา และเสนอกลไกการสร้างเลเซอร์ของการปั๊มร่วมกันแบบฟูน-โฟนอน และนำคริสตัลเลเซอร์ Nd:YVO4 แบบดั้งเดิมมาเป็นวัตถุวิจัยที่เป็นตัวแทน เอาต์พุตเลเซอร์ประสิทธิภาพสูงของซูเปอร์ฟลูออเรสเซนซ์ได้มาจากการทะลุขีดจำกัดระดับพลังงานของอิเล็กตรอน และเปิดเผยความสัมพันธ์ทางกายภาพระหว่างเกณฑ์การสร้างเลเซอร์และอุณหภูมิ (หมายเลขโฟนอนมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด) และรูปแบบการแสดงออกก็เหมือนกับกฎของกูรี การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน Nature Communications (doi: 10.1038/ S41467-023-433959-9) ภายใต้ชื่อ "Photon-phonon collaboratively pumped laser" Yu Fu และ Fei Liang นักศึกษาปริญญาเอกรุ่น Class 2020 State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University เป็นผู้เขียนร่วมคนแรก Cheng He, State Key Laboratory of Solid Microstructure Physics, Nanjing University เป็นผู้เขียนคนที่สอง และศาสตราจารย์ Yu Haohai และ Huaijin Zhang จากมหาวิทยาลัย Shandong และ Yanfeng Chen จากมหาวิทยาลัย Nanjing เป็นผู้เขียนร่วม
นับตั้งแต่ไอน์สไตน์เสนอทฤษฎีรังสีกระตุ้นของแสงในศตวรรษที่ผ่านมา กลไกของเลเซอร์ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ และในปี พ.ศ. 2503 Maiman ได้คิดค้นเลเซอร์โซลิดสเตตโซลิดสเตตที่สูบด้วยแสงเครื่องแรก ในระหว่างการสร้างเลเซอร์ การผ่อนคลายด้วยความร้อนเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่สำคัญที่มาพร้อมกับการสร้างเลเซอร์ ซึ่งส่งผลกระทบร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของเลเซอร์และกำลังเลเซอร์ที่มีอยู่ การคลายตัวจากความร้อนและผลกระทบจากความร้อนถือเป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพที่เป็นอันตรายที่สำคัญในกระบวนการเลเซอร์มาโดยตลอด ซึ่งจะต้องลดลงด้วยเทคโนโลยีการถ่ายเทความร้อนและการทำความเย็นต่างๆ ดังนั้นประวัติศาสตร์ของการพัฒนาเลเซอร์จึงถือเป็นประวัติศาสตร์ของการต่อสู้กับความร้อนเหลือทิ้ง

ภาพรวมทางทฤษฎีของเลเซอร์สูบน้ำแบบร่วมมือโฟตอน-โฟนอน

ทีมวิจัยมีส่วนร่วมในการวิจัยวัสดุเชิงแสงเลเซอร์และแบบไม่เชิงเส้นมาเป็นเวลานาน และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการผ่อนคลายด้วยความร้อนได้รับการเข้าใจอย่างลึกซึ้งจากมุมมองของฟิสิกส์สถานะของแข็ง จากแนวคิดพื้นฐานที่ว่าความร้อน (อุณหภูมิ) รวมอยู่ในหน่วยเสียงจุลภาค ถือว่าการผ่อนคลายความร้อนนั้นเป็นกระบวนการควอนตัมของการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอน-โฟนอน ซึ่งสามารถตระหนักถึงการปรับควอนตัมของระดับพลังงานอิเล็กตรอนผ่านการออกแบบเลเซอร์ที่เหมาะสม และได้รับ ช่องการเปลี่ยนผ่านอิเล็กตรอนใหม่เพื่อสร้างความยาวคลื่นใหม่เลเซอร์- จากความคิดนี้ มีการเสนอหลักการใหม่ของการสร้างเลเซอร์ปั๊มความร่วมมือของอิเล็กตรอน - โฟนอน และกฎการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนภายใต้การมีเพศสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน - โฟนอนนั้นได้มาจากการใช้ Nd: YVO4 ซึ่งเป็นคริสตัลเลเซอร์พื้นฐานเป็นวัตถุตัวแทน ในเวลาเดียวกัน มีการสร้างเลเซอร์สูบน้ำแบบร่วมมือแบบโฟตอน-โฟนอนที่ไม่มีการระบายความร้อน ซึ่งใช้เทคโนโลยีการปั๊มไดโอดเลเซอร์แบบดั้งเดิม เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นหายาก 1168nm และ 1176nm ได้รับการออกแบบ บนพื้นฐานนี้ ตามหลักการพื้นฐานของการสร้างเลเซอร์และการมีเพศสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน-โฟนอน พบว่าผลคูณของเกณฑ์และอุณหภูมิของการสร้างเลเซอร์มีค่าคงที่ ซึ่งเหมือนกับการแสดงออกของกฎของกูรีในแม่เหล็ก และยังแสดงให้เห็นอีกด้วย กฎทางกายภาพขั้นพื้นฐานในกระบวนการเปลี่ยนสถานะที่ไม่เป็นระเบียบ

การทดลองสหกรณ์โฟตอน-โฟนอนเลเซอร์ปั๊ม

งานนี้นำเสนอมุมมองใหม่สำหรับการวิจัยที่ล้ำสมัยเกี่ยวกับกลไกการสร้างเลเซอร์ฟิสิกส์เลเซอร์และเลเซอร์พลังงานสูงชี้ให้เห็นมิติการออกแบบใหม่สำหรับเทคโนโลยีการขยายความยาวคลื่นเลเซอร์และการสำรวจคริสตัลเลเซอร์ และอาจนำแนวคิดการวิจัยใหม่ ๆ มาพัฒนาเลนส์ควอนตัม, การรักษาด้วยเลเซอร์, การแสดงผลด้วยเลเซอร์ และสาขาการใช้งานอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง