Ταχεία θέρμανση και ψύξη - Οι επιστήμονες αναπτύσσουν νέα υλικά απόδοσης λέιζερ
Αναφέρεται ότι οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο (UCSD) έχουν αναπτύξει ένα νέο υλικό λέιζερ - Κρύσταλλοι αλουμίνας με προσθήκη Nd, ικανές να εκπέμπουν εξαιρετικά σύντομους (θεωρητικά τόσο χαμηλούς όσο 7,7 fs), παλμούς υψηλής ισχύος, διαθέσιμοι για την παραγωγή μικρότερων, ισχυρότερων λέιζερ με εξαιρετική αντοχή στο θερμικό σοκ.
Για να επιτευχθεί αυτό, οι μηχανικοί έχουν επινοήσει μια νέα στρατηγική υλικό επεξεργασίας για να διαλυθεί υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων βαρίου μέσα στους κρυστάλλους αλουμίνας. Τέλος, δημιουργήθηκε το πρώτο μέσο αύξησης λέιζερ υττρίου αλουμίνας στον τομέα της έρευνας υλικών λέιζερ.
Nd (ντοπαρίσματος) και αλουμίνα (υλικό ξενιστή) είναι οι δύο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα συστατικά του σήμερα&# 39? S πιο προηγμένα υλικά λέιζερ στερεάς κατάστασης. Ωστόσο, ο συνδυασμός του Nd και αλουμίνας για να προετοιμάσει δώρα μέσα ενημέρωσης λέιζερ σημαντικές προκλήσεις: το μέγεθός τους δεν είναι συμβατή. Αλουμίνα κρύσταλλοι περιέχουν συνήθως μικρά ιόντα όπως τιτάνιο ή χρώμιο, ενώ τα ιόντα Nd είναι υπερβολικά ογκώδη.
Το κλειδί για την παρασκευή ενός δημητρίου αλουμίνα μίγμα είναι ταχεία θέρμανση και ψύξη των δύο στερεών. Παραδοσιακά, οι ερευνητές έχουν φτιάξει αλουμίνα με νάρκωση με τήξη με άλλο υλικό και στη συνέχεια ψύξη αργά το μείγμα για κρυστάλλωση. Ο Elias Penilla, μεταδιδακτορικός ερευνητής, δήλωσε: GG. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι πολύ αργή για να χρησιμοποιήσει τα ιόντα στροντίου ως προσμίξεις επειδή τείνουν να απογυμνωθούν από το σώμα της αλουμίνας κατά την κρυστάλλωση." Έτσι η λύση του είναι να επιταχύνει τα βήματα θέρμανσης και ψύξης Για να αποφευχθεί η διαφυγή ιόντων Ν.
Η νέα διαδικασία περιλαμβάνει ταχεία θέρμανση ενός συμπιεσμένου μίγματος αλουμίνας και σκόνης δημητρίου με ρυθμό 300 ° C / λεπτό μέχρι να φτάσει τους 1260 ° C. Αυτή η θερμοκρασία είναι επαρκής για να διαλυθεί μια υψηλή συγκέντρωση δημητρίου εντός της αλουμίνας κρυσταλλικό πλέγμα. Το στερεό διάλυμα διατηρήθηκε σε αυτή τη θερμοκρασία για 5 λεπτά και μετά ψύχθηκε γρήγορα με ρυθμό 300 ° C / min. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν περίθλαση ακτίνων Χ και ηλεκτρονική μικροσκοπία για να χαρακτηρίσουν την ατομική δομή του κρυστάλλου υττρίου αλουμίνας. Για να αποδείξουν τις δυνατότητες λέιζερ, οι ερευνητές αντλούσαν οπτικά τον κρύσταλλο με υπέρυθρο φως 806 nm. Αυτό το υλικό εκπέμπει ενισχυμένο φως με μήκος κύματος 1064 nm.
Μέσα από τις δοκιμές, οι ερευνητές έδειξαν επίσης ότι η θερμική αντίσταση σοκ βισμούθιου αλουμίνας είναι 24 φορές υψηλότερο από εκείνο του κυρίου στερεάς κατάστασης υλικό κέρδος λέιζερ Nd: YAG. Ο Javier Garay, καθηγητής μηχανολογίας, δήλωσε: GG. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να αντλήσουμε αυτό το υλικό με περισσότερη ενέργεια πριν το υλικό σπάσει, έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πιο ισχυρών λέιζερ."
Η ομάδα εργάζεται επί του παρόντος για την ανάπτυξη νέων λέιζερ με αυτό το νέο υλικό.