Gwresogi ac Oeri Cyflym - Mae gwyddonwyr yn Datblygu Deunyddiau Ennill Laser Newydd
Adroddir bod ymchwilwyr Prifysgol California, San Diego (UCSD) wedi datblygu deunydd laser newydd - crisialau alwmina wedi'u dopio â Nd, sy'n gallu allyrru corbys pŵer uchel (byr yn ddamcaniaethol mor isel â 7.7 fs), ar gael ar gyfer cynhyrchu laserau llai, mwy pwerus sydd ag ymwrthedd sioc thermol rhagorol.
I gyflawni hyn, mae peirianwyr wedi dyfeisio strategaeth prosesu deunydd newydd i doddi crynodiadau uchel o ïonau bariwm i'r crisialau alwmina. Yn olaf, cynhyrchwyd y cyfrwng ennill laser alwmina yttriwm cyntaf ym maes ymchwil deunyddiau laser.
Nd (dopant) ac alwmina (deunydd gwesteiwr) yw'r ddwy gydran a ddefnyddir fwyaf eang heddiw' s deunyddiau laser cyflwr solid mwyaf datblygedig. Fodd bynnag, mae'r cyfuniad o Nd ac alwmina i baratoi cyfryngau laser yn cyflwyno heriau sylweddol: mae eu maint yn anghydnaws. Mae crisialau alwmina fel arfer yn cynnwys ïonau bach fel titaniwm neu gromiwm, tra bod ïonau Nd yn rhy swmpus.
Yr allwedd i baratoi cymysgedd alwmina cerium yw gwresogi ac oeri cyflym y ddau solid. Yn draddodiadol, mae ymchwilwyr wedi gwneud alwmina wedi'i dopio trwy ei doddi â deunydd arall, ac yna oeri'r gymysgedd yn araf i'w grisialu. Dywedodd Elias Penilla, ymchwilydd ôl-ddoethurol:" Fodd bynnag, mae'r broses hon yn rhy araf i ddefnyddio ïonau strontiwm fel dopants oherwydd eu bod yn tueddu i gael eu tynnu o'r corff alwmina yn ystod crisialu. Quot GG; Felly ei ateb yw cyflymu'r camau gwresogi ac oeri. Er mwyn atal ïonau Nd rhag dianc.
Mae'r broses newydd yn cynnwys cynhesu cymysgedd dan bwysau o bowdr alwmina a cerium yn gyflym ar gyfradd o 300 ° C / min nes cyrraedd 1260 ° C. Mae'r tymheredd hwn yn ddigonol i hydoddi crynodiad uchel o cerium i'r dellt grisial alwmina. Daliwyd yr hydoddiant solet ar y tymheredd hwn am 5 munud ac yna ei oeri yn gyflym ar gyfradd o 300 ° C / min. Defnyddiodd yr ymchwilwyr ddiffreithiant pelydr-X a microsgopeg electron i nodweddu strwythur atomig grisial alwmina yttriwm. Er mwyn dangos ei alluoedd laser, fe wnaeth yr ymchwilwyr bwmpio'r grisial yn optegol gyda golau is-goch 806 nm. Mae'r deunydd hwn yn allyrru golau chwyddedig gyda thonfedd o 1064 nm.
Trwy brofi, dangosodd yr ymchwilwyr hefyd fod gwrthiant sioc thermol alwmina bismuth 24 gwaith yn uwch na gwrthiant deunydd ennill laser cyflwr solid Nd: YAG. Dywedodd Javier Garay, athro peirianneg fecanyddol:" Mae hyn yn golygu y gallwn bwmpio'r deunydd hwn gyda mwy o egni cyn i'r deunydd dorri, fel y gellir ei ddefnyddio i wneud laserau mwy pwerus. Quot GG;
Ar hyn o bryd mae'r tîm yn gweithio ar ddatblygu laserau newydd gyda'r deunydd newydd hwn.