Kiire küte ja jahutus - Teadlased arendavad uusi laservõiga materjale
On teatatud, et University of California, San Diego (UCSD) teadlased on välja töötanud uue lasermaterjali - Nd-doped alumiiniumoksiidi kristallid, mis on võimelised kiirgama ultra-lühike (teoreetiliselt nii madal kui 7,7 fs), suure võimsusega impulsside, saadaval tootmiseks väiksemate, võimsam laserid suurepärase termilise šokk vastupanu.
Selle saavutamiseks on insenerid välja töötanud uue materjalitöötlemise strateegia, et lahustada suured baariumiioonid alumiiniumoksiidi kristallidesse. Lõpuks, esimene ütrium alumina laser saada keskmise valdkonnas laser materjalide teadus toodeti.
Nd (dopant) ja alumiiniumoksiidi (vastuvõtva materjali) on kaks kõige laialdasemalt kasutatavad komponendid tänapäeva kõige arenenum tahke-riik laser materjale. Kuid kombinatsioon Nd ja alumiiniumoksiidi valmistada laser meedia esitab olulisi väljakutseid: nende suurus on kokkusobimatu. Alumiiniumoksiidi kristallid sisaldavad tavaliselt väikseid ioonid nagu titaan või kroom, samas Nd ioonid on liiga mahukas.
Tseeriumalumiiniumoksiidi segu valmistamise võtmeks on kahe tahke aine kiire kuumutamine ja jahutamine. Traditsiooniliselt teadlased on teinud doped alumiiniumoksiidi sulatamine teise materjaliga, ja seejärel aeglaselt jahutus segu kristalliseerida. Järeldoktor Elias Penilla ütles: "Kuid see protsess on liiga aeglane, et kasutada strontsiumiiiid kui eineid, sest nad kipuvad kristalliseerimise ajal alumiiniumoksiidi kehast kooritud olema." Nii et tema lahendus on kiirendada kütte-ja jahutussamme. Et nd ioonid ei põgeneks.
Uus protsess hõlmab kiiresti kuumutada survestatud segu alumiiniumoksiidi ja tseeriumpulber kiirusega 300 ° C / min kuni jõuda 1260 °C. See temperatuur on piisav, et lahustada kõrge kontsentratsiooniga tseerium alumiiniumoksiidi kristall võre. Tahket lahust hoiti sellel temperatuuril 5 minutit ja seejärel kiiresti jahtunud kiirusega 300 ° C / min. Teadlased kasutasid x-ray difraktsiooni ja elektronmikroskoopia iseloomustamiseks aatomi struktuuri ütrium alumiiniumoksiidi kristall. Et näidata oma laser võimeid, teadlased ka optiliselt pumbatakse kristall 806 nm infrapuna valgus. See materjal kiirgab võimendatud valgust lainepikkusega 1064 nm.
Läbi katsetamine, teadlased näitasid ka, et termilise löögi vastupanu vismut alumiiniumoksiidi on 24 korda suurem kui juhtiv tahke soliidne laser saada materjali Nd:YAG. Masinaehituse professor Javier Garay ütles: "See tähendab, et me saame selle materjali enne materjali purunemist rohkem energiat pumbata, nii et seda saab kasutada võimsamate laserite tegemiseks."
Meeskond tegeleb praegu uute laserite arendamisega selle uue materjaliga.