電子聲子耦合激光器,采用電子聲子耦合效應制造而成,突破了傳統熒光光譜激光輸出局限,拓展了激光波長范圍,可實現精準波長調控,為可調諧全固態激光器提供了新的設計路線。
激光技術的問世極大地促進了人類社會進步,可用于切割、焊接、測量、檢測、通信、醫療、軍工等眾多領域。激光器是發射激光的裝置,是人類重要工具,傳統激光器依靠物質中的電子能級躍遷發射的光子來產生激光,常見的能夠產生激光的固體物質通常是激光晶體,激光晶體可以產生不同波長的激光。
隨著科技進步,新型激光器還在不斷被開發問世。激光與物質相互作用的效果受波長影響,因此激光波長范圍以及可調諧范圍受到關注。電子聲子耦合激光器可以采用的激光晶體包括過渡金屬激光晶體、稀土激光晶體等,例如鈦寶石、摻鎳氟化鎂(Ni2+∶MgF2)、摻鉻氟鋁酸鈣鋰(Cr:LiSAF)、摻鈥氟化釔鋇(Ho3+∶BaY2F8)、摻鐿釔鋁石榴石(Yb∶YAG)、摻鈰氟化釔鋰(Ce3+∶LiYF4)、摻鉻硒化鋅(Cr2+∶ZnSe)等。
以稀土激光晶體為例,晶體中晶格振動產生的聲子,與稀土離子電子相互作用,可在電子躍遷過程中實現電子與聲子能量傳遞,即電子聲子耦合效應。電子聲子耦合激光器在激光腔內同時產生光子和聲子激光,利用電子聲子耦合效應實現波長范圍拓展。
在政策方面,2023年3月,我國科技部發布的2023年度國家重點研發計劃“基礎科研條件與重大科學儀器設備研發”重點專項中,電子-聲子耦合超寬帶激光器被列入,提出突破電子-聲子耦合下的高集成自倍頻激光寬波段調諧技術、激光波長精準控制技術、高穩態激光輸出技術。
新思界
行業分析人士表示,在研究成果方面,2023年12月,山東大學晶體材料國家重點實驗室團隊和南京大學固體微結構物理國家重點實驗室團隊合作,在電子-聲子耦合的激光晶體和激光物理領域取得重要突破,提出了光子-聲子協同泵浦的激光產生機理。此外,我國電子聲子耦合激光器研究機構還有北京凝聚態物理國家研究中心等。
在海外,2023年,美國中佛羅里達大學光學與光子學院研究團隊與法國科學家證明了光子和聲子激光同時產生的過程,開發出電子聲子耦合激光器,這種雙域激光器具有多種潛在應用,能夠為多域激光器的相關應用開辟新的途徑。總的來看,電子聲子耦合激光器技術研究進展良好,為其商業化發展奠定基礎。