లేజర్ జనరేషన్ మెకానిజం మరియు కొత్త లేజర్ పరిశోధనలో ఇటీవలి పురోగతులు

లేజర్ జనరేషన్ మెకానిజంలో ఇటీవలి పురోగతులు మరియు కొత్తవిలేజర్ పరిశోధన
ఇటీవల, షాన్‌డాంగ్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ క్రిస్టల్ మెటీరియల్స్‌కు చెందిన ప్రొఫెసర్ జాంగ్ హుయిజిన్ మరియు ప్రొఫెసర్ యు హవోహై మరియు స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ సాలిడ్ మైక్రోస్ట్రక్చర్ ప్రొఫెసర్ చెన్ యాన్‌ఫెంగ్ మరియు ప్రొఫెసర్ హీ చెంగ్ కలిసి నాంజ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని భౌతిక శాస్త్రాన్ని పరిష్కరించడానికి పనిచేశారు. సమస్య మరియు ఫూన్-ఫోనాన్ సహకార పంపింగ్ యొక్క లేజర్ జనరేషన్ మెకానిజంను ప్రతిపాదించింది మరియు సాంప్రదాయ Nd:YVO4 లేజర్ క్రిస్టల్‌ను ప్రతినిధి పరిశోధన వస్తువుగా తీసుకుంది. ఎలక్ట్రాన్ శక్తి స్థాయి పరిమితిని అధిగమించడం ద్వారా సూపర్ఫ్లోరోసెన్స్ యొక్క అధిక సామర్థ్యం గల లేజర్ అవుట్‌పుట్ పొందబడుతుంది మరియు లేజర్ ఉత్పత్తి థ్రెషోల్డ్ మరియు ఉష్ణోగ్రత (ఫోనాన్ సంఖ్య దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది) మధ్య భౌతిక సంబంధం వెల్లడి చేయబడుతుంది మరియు వ్యక్తీకరణ రూపం క్యూరీ నియమం వలె ఉంటుంది. ఈ అధ్యయనం నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్‌లో (doi:10.1038/ S41467-023-433959-9) “ఫోటాన్-ఫోనాన్ సహకారంతో పంప్ చేయబడిన లేజర్” పేరుతో ప్రచురించబడింది. యు ఫు మరియు ఫీ లియాంగ్, క్లాస్ 2020 యొక్క PhD విద్యార్థి, స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ క్రిస్టల్ మెటీరియల్స్, షాన్‌డాంగ్ యూనివర్శిటీ, సహ-మొదటి రచయితలు, చెంగ్ హే, స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ సాలిడ్ మైక్రోస్ట్రక్చర్ ఫిజిక్స్, నాంజింగ్ యూనివర్శిటీ, రెండవ రచయిత, మరియు ప్రొఫెసర్లు యు హవోహై మరియు హుయిజిన్ జాంగ్, షాన్‌డాంగ్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు యాన్‌ఫెంగ్ చెన్, నాన్జింగ్ విశ్వవిద్యాలయం సహ-సంబంధిత రచయితలు.
ఐన్‌స్టీన్ గత శతాబ్దంలో కాంతి యొక్క ఉత్తేజిత రేడియేషన్ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించినప్పటి నుండి, లేజర్ మెకానిజం పూర్తిగా అభివృద్ధి చేయబడింది మరియు 1960లో, మైమాన్ మొదటి ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన ఘన-స్థితి లేజర్‌ను కనుగొన్నాడు. లేజర్ ఉత్పత్తి సమయంలో, థర్మల్ రిలాక్సేషన్ అనేది లేజర్ ఉత్పత్తికి తోడుగా ఉండే ఒక ముఖ్యమైన భౌతిక దృగ్విషయం, ఇది లేజర్ పనితీరును మరియు అందుబాటులో ఉన్న లేజర్ శక్తిని తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. థర్మల్ రిలాక్సేషన్ మరియు థర్మల్ ఎఫెక్ట్ ఎల్లప్పుడూ లేజర్ ప్రక్రియలో కీలకమైన హానికరమైన భౌతిక పారామితులుగా పరిగణించబడతాయి, వీటిని వివిధ ఉష్ణ బదిలీ మరియు శీతలీకరణ సాంకేతికతల ద్వారా తగ్గించాలి. అందువల్ల, లేజర్ అభివృద్ధి చరిత్ర వ్యర్థ వేడితో పోరాట చరిత్రగా పరిగణించబడుతుంది.

ఫోటాన్-ఫోనాన్ సహకార పంపింగ్ లేజర్ యొక్క సైద్ధాంతిక అవలోకనం

పరిశోధనా బృందం చాలా కాలంగా లేజర్ మరియు నాన్ లీనియర్ ఆప్టికల్ మెటీరియల్స్ పరిశోధనలో నిమగ్నమై ఉంది మరియు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, థర్మల్ రిలాక్సేషన్ ప్రక్రియ సాలిడ్ స్టేట్ ఫిజిక్స్ కోణం నుండి లోతుగా అర్థం చేసుకోబడింది. మైక్రోకోస్మిక్ ఫోనాన్‌లలో వేడి (ఉష్ణోగ్రత) మూర్తీభవించబడుతుందనే ప్రాథమిక ఆలోచన ఆధారంగా, థర్మల్ రిలాక్సేషన్ అనేది ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ కలపడం యొక్క క్వాంటం ప్రక్రియగా పరిగణించబడుతుంది, ఇది తగిన లేజర్ డిజైన్ ద్వారా ఎలక్ట్రాన్ శక్తి స్థాయిల క్వాంటం టైలరింగ్‌ను గ్రహించగలదు మరియు పొందవచ్చు. కొత్త తరంగదైర్ఘ్యం ఉత్పత్తి చేయడానికి కొత్త ఎలక్ట్రాన్ పరివర్తన ఛానెల్‌లులేజర్. ఈ ఆలోచన ఆధారంగా, ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ సహకార పంపింగ్ లేజర్ ఉత్పత్తి యొక్క కొత్త సూత్రం ప్రతిపాదించబడింది మరియు ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ కలపడం కింద ఎలక్ట్రాన్ పరివర్తన నియమం Nd:YVO4, ప్రాథమిక లేజర్ క్రిస్టల్‌ను ప్రాతినిధ్య వస్తువుగా తీసుకోవడం ద్వారా తీసుకోబడింది. అదే సమయంలో, చల్లబడని ​​ఫోటాన్-ఫోనాన్ సహకార పంపింగ్ లేజర్ నిర్మించబడింది, ఇది సాంప్రదాయ లేజర్ డయోడ్ పంపింగ్ టెక్నాలజీని ఉపయోగిస్తుంది. అరుదైన తరంగదైర్ఘ్యం 1168nm మరియు 1176nm తో లేజర్ రూపొందించబడింది. ఈ ప్రాతిపదికన, లేజర్ ఉత్పత్తి మరియు ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ కలపడం యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం ఆధారంగా, లేజర్ ఉత్పత్తి థ్రెషోల్డ్ మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఉత్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుందని కనుగొనబడింది, ఇది అయస్కాంతత్వంలో క్యూరీ యొక్క చట్టం యొక్క వ్యక్తీకరణకు సమానంగా ఉంటుంది మరియు ప్రదర్శిస్తుంది. క్రమరహిత దశ పరివర్తన ప్రక్రియలో ప్రాథమిక భౌతిక చట్టం.

ఫోటాన్-ఫోనాన్ కోఆపరేటివ్ యొక్క ప్రయోగాత్మక సాక్షాత్కారంలేజర్ పంపింగ్

ఈ పని లేజర్ జనరేషన్ మెకానిజంపై అత్యాధునిక పరిశోధన కోసం కొత్త దృక్పథాన్ని అందిస్తుంది,లేజర్ భౌతిక శాస్త్రం, మరియు అధిక శక్తి లేజర్, లేజర్ తరంగదైర్ఘ్యం విస్తరణ సాంకేతికత మరియు లేజర్ క్రిస్టల్ అన్వేషణ కోసం కొత్త డిజైన్ కోణాన్ని ఎత్తి చూపుతుంది మరియు దీని అభివృద్ధికి కొత్త పరిశోధన ఆలోచనలను తీసుకురావచ్చుక్వాంటం ఆప్టిక్స్, లేజర్ మెడిసిన్, లేజర్ డిస్‌ప్లే మరియు ఇతర సంబంధిత అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లు.