Gyors fűtés és hűtés - A tudósok új lézeres erősítési anyagokat fejlesztenek ki
Úgy tűnik, hogy a University of California, San Diego (UCSD) kutatók kifejlesztettek egy új lézeranyag - Nd-doppingolt timföld kristályok, képes kibocsátó ultra-rövid (elméletileg olyan alacsony, mint 7,7 fs), nagy teljesítményű impulzusok, a rendelkezésre álló termelés kisebb, erősebb lézerek kiváló hőállóság.
Ennek elérése érdekében a mérnökök kidolgoztak egy új anyagfeldolgozási stratégiát, hogy a báriumionok nagy koncentrációját feloldják az timföldkristályokba. Végül, az első ittrium timföld lézeres nyereség közepes területén lézeres anyagok kutatás készült.
Nd (dopant) és timföld (host anyag) a két legszélesebb körben használt összetevője a mai legfejlettebb szilárdtest lézeranyagok. Azonban a kombináció az Nd és timföld előkészítése lézeres média jelent jelentős kihívást jelent: méretük összeegyeztethetetlen. Az alumínium-forgáskristályok általában kis ionokat, például titánt vagy krómot tartalmaznak, míg az Nd ionok túl terjedelmesek.
A cérium-timföld keverék elkészítésének kulcsa a két szilárd anyag gyors melegítése és hűtése. Hagyományosan, a kutatók tettek doppingolt timföld olvasztás, hogy egy másik anyag, majd lassan hűtés a keveréket, hogy kristályosodik ki. Elias Penilla, posztdoktori kutató, azt mondta: "Azonban ez a folyamat túl lassú ahhoz, hogy stroncium ionok, mint dopants, mert általában megfosztották a timföld test kristályosodás során." Tehát a megoldás az, hogy gyorsítsák fel a fűtési és hűtési lépéseket. Hogy megakadályozzuk az Nd ionok szökését.
Az új folyamat magában foglalja a lumina és a cériumpor túlnyomásos keverékének gyors melegítését 300 ° C/min sebességgel, amíg el nem éri az 1260 °C-ot. Ez a hőmérséklet elegendő ahhoz, hogy a cerium nagy koncentrációban oldódjon fel az alumínium-timföld kristályrácsba. A szilárd oldatot 5 percig ezen a hőmérsékleten tartottuk, majd gyorsan lehűtjük 300 ° C / perc sebességgel. A kutatók röntgendiffrakciót és elektronmikroszkópos mikroszkópot használtak az ittrium timföldkristály atomi szerkezetének jellemzésére. Hogy bemutassák lézeres képességeit, a kutatók optikailag 806 nm-es infravörös fénnyel pumpálták a kristályt. Ez az anyag 1064 nm hullámhosszú felerősített fényt bocsát ki.
A vizsgálatok során a kutatók azt is kimutatták, hogy a bizmut timföld hőállósága 24-szer magasabb, mint a vezető szilárdtest lézeres erősítésanyag, az Nd:YAG. Javier Garay, a gépészet professzora azt mondta: "Ez azt jelenti, tudjuk szivattyú ezt az anyagot több energiát, mielőtt az anyag szünetek, hogy fel lehet használni, hogy erősebb lézerek."
A csapat jelenleg új lézerek kifejlesztésén dolgozik ezzel az új anyaggal.