Hitro ogrevanje in hlajenje - Znanstveniki razvijajo nove laserske pridobitne materiale
Poročajo, da so raziskovalci Univerze v Kaliforniji, San Diego (UCSD) razvili nov laserski material - Nd-doped aluminijasti kristali, ki lahko oddajajo ultra-kratke (teoretično tako nizke kot 7,7 fs), visoko moč impulzov, na voljo Za proizvodnjo manjših, močnejših laserjev z odlično toplotno odpornostjo.
Da bi to dosegli, so inženirji izmislili novo strategijo obdelave materialov za raztapljanje visokih koncentracij barijevih ionov v kristale aluminija. Končno je bil izdelan prvi itrij aluminijev laserski dobiček medij na področju raziskav laserskih materialov.
Nd (dopant) in alumina (gostiteljski material) sta dve najbolj razširjeni komponenti današnjih najnaprednejših laserskih materialov trdnega stanja. Vendar pa kombinacija Nd in aluminija za pripravo laserskih medijev predstavlja pomembne izzive: njihova velikost je nezdružljiva. Aluminijati kristali običajno vsebujejo majhne ione, kot sta titan ali krom, medtem ko so ioni Nd preveč razsežni.
Ključ do priprave zmesi cerijevega aluminija je hitro ogrevanje in hlajenje dveh trdnih snovi. Po tradiciji so raziskovalci naredili doped alumino s taljenjem z drugim materialom, nato pa počasi hladijo zmes, da jo kristalizirajo. Elias Penilla, postdoctoral raziskovalec, je dejal: "Vendar pa je ta proces prepočasen za uporabo stroncijevih ionov kot dopants, ker so navajen, da se odvlečejo iz telesa aluminija med kristalizacijo." Njegova rešitev je torej pospešiti korake ogrevanja in hlajenje. Da bi preprečili pobeg ionov ND.
Novi postopek vključuje hitro segrevanje mešanice aluminija in cerija v prahu pod pritiskom pri hitrosti 300 ° C/min, dokler ne doseže 1260 °C. Ta temperatura zadostuje za raztapljanje visoke koncentracije cerija v aluminijavo kristalno mrežo. Trdna raztopina je bila pri tej temperaturi 5 minut in se nato hitro ohladila pri hitrosti 300 ° C/min. Raziskovalci so uporabili rentgensko difrakcijo in elektronsko mikroskopijo, da so opredelili atomsko strukturo kristala itrijevega aluminija. Da bi pokazali svoje laserske zmogljivosti, so raziskovalci tudi optično črpali kristal z infrardečo svetlobo 806 nm. Ta material oddaja ojačeno svetlobo z valovno dolžino 1064 nm.
S testiranjem so raziskovalci tudi pokazali, da je toplotna odpornost bizmut alumine 24-krat višja od materiala vodilnega laserskega pridobivanja iz trdnega stanja Nd:YAG. Javier Garay, profesor strojnega inženiringa, je dejal: "To pomeni, da lahko ta material črpamo z več energije, preden se material zlomi, tako da ga lahko uporabimo za pripravo močnejših laserjev."
Ekipa se trenutno ukvarja z razvojem novih laserjev s tem novim materialom.