Hızlı Isıtma ve Soğutma - Bilim Adamları Yeni Lazer Kazançlı Malzemeler Geliştiriyor
California Üniversitesi, San Diego (UCSD) araştırmacılarının, ultra kısa (teorik olarak 7,7 fs'ye kadar düşük), yüksek güçlü darbeler yayabilen, Nd katkılı alümina kristalleri olan yeni bir lazer materyali geliştirdiği bildirildi. Mükemmel termal şok direncine sahip daha küçük, daha güçlü lazerlerin üretimi.
Bunu başarmak için mühendisler, yüksek konsantrasyonlarda baryum iyonlarını alümina kristallerine çözmek için yeni bir malzeme işleme stratejisi geliştirdiler. Son olarak, lazer malzemeleri araştırması alanında ilk itriyum alümina lazer kazanç ortamı üretildi.
Nd (katkı maddesi) ve alümina (ana malzeme) günümüz&# 39'un en gelişmiş katı hal lazer malzemelerinin en yaygın kullanılan iki bileşenidir. Bununla birlikte, lazer ortamı hazırlamak için Nd ve alümina kombinasyonu önemli zorluklar ortaya çıkarmaktadır: boyutları uyumsuzdur. Alümina kristalleri genellikle titanyum veya krom gibi küçük iyonlar içerirken, Nd iyonları çok büyüktür.
Bir seryum alümina karışımı hazırlamanın anahtarı, iki katının hızlı ısıtılması ve soğutulmasıdır. Geleneksel olarak, araştırmacılar katkılı alüminayı başka bir malzeme ile eritip ardından karışımı kristalize etmek için yavaşça soğutarak yaptılar. Doktora sonrası bir araştırmacı olan Elias Penilla şunları söyledi: GG; Bununla birlikte, bu süreç, stronsiyum iyonlarını dopant olarak kullanmak için çok yavaştır çünkü kristalizasyon sırasında alümina gövdesinden sıyrılma eğilimindedirler." Dolayısıyla çözümü, ısıtma ve soğutma adımlarını hızlandırmak. Nd iyonlarının kaçmasını önlemek için.
Yeni süreç, 1260 ° C'ye ulaşana kadar 300 ° C / dk'lık bir hızda basınçlı alümina ve seryum tozu karışımını hızla ısıtmayı içerir. Bu sıcaklık, yüksek konsantrasyonda seryumu alümina kristal kafesi içinde çözmek için yeterlidir. Katı çözelti bu sıcaklıkta 5 dakika tutuldu ve daha sonra 300 ° C / dakika hızında hızla soğutuldu. Araştırmacılar, itriyum alümina kristalinin atomik yapısını karakterize etmek için X-ışını kırınımı ve elektron mikroskobu kullandılar. Lazer yeteneklerini göstermek için, araştırmacılar ayrıca kristali 806 nm kızılötesi ışıkla optik olarak pompaladılar. Bu malzeme, 1064 nm dalga boyuna sahip yükseltilmiş ışık yayar.
Araştırmacılar, testler yoluyla bizmut alüminanın termal şok direncinin, önde gelen katı hal lazer kazanç malzemesi Nd: YAG'den 24 kat daha yüksek olduğunu da gösterdi. Makine mühendisliği profesörü Javier Garay şunları söyledi:" Bu, bu malzemeyi malzeme kırılmadan önce daha fazla enerji ile pompalayabileceğimiz anlamına geliyor, böylece daha güçlü lazerler yapmak için kullanılabilir."
Ekip şu anda bu yeni malzeme ile yeni lazerler geliştirmek için çalışıyor.