Brzo zagrijavanje i hlađenje - znanstvenici razvijaju nove materijale s laserskim pojačanjem
Izvještava se da su istraživači sa Kalifornijskog univerziteta u San Diegu (UCSD) razvili novi laserski materijal - kristali glinice dopirani Nd, sposobni da emituju ultrakratke (teoretski samo 7,7 fs), impulse velike snage, dostupne za proizvodnja manjih, snažnijih lasera sa izvrsnom otpornošću na toplotni udar.
Da bi to postigli, inženjeri su osmislili novu strategiju prerade materijala za otapanje visokih koncentracija jona barijuma u kristalima glinice. Konačno, proizveden je prvi medij za pojačanje lasera itrijum-aluminijevog oksida u polju istraživanja laserskih materijala.
Nd (dopant) i aluminijev oksid (materijal domaćin) su dvije najčešće korištene komponente današnjih najnaprednijih čvrstih laserskih materijala tvrtke&# 39. Međutim, kombinacija Nd i glinice za pripremu laserskih medija predstavlja značajne izazove: njihova veličina je nespojiva. Kristali glinice obično sadrže male jone poput titana ili hroma, dok su joni Nd previše glomazni.
Ključ pripreme smjese cerijevog glinice je brzo zagrijavanje i hlađenje dviju čvrstih supstanci. Tradicionalno, istraživači su pravili doping glinicu topljenjem s drugim materijalom, a zatim polakom hlađenjem smjese da bi kristalizirala. Elias Penilla, postdoktorski istraživač, rekao je:" Međutim, ovaj proces je prespor da bi se joni stroncijuma koristili kao dodavači, jer se tokom kristalizacije uklanjaju sa tijela glinice." Dakle, njegovo rješenje je ubrzati korake grijanja i hlađenja. Da bi se sprečilo izbacivanje jona Nd.
Novi postupak uključuje brzo zagrijavanje smjese glinice i cerijevog praha pod pritiskom brzinom od 300 ° C / min dok ne dostigne 1260 ° C. Ova temperatura je dovoljna da otopi visoku koncentraciju cerija u kristalnoj rešetki glinice. Čvrsta otopina je držana na ovoj temperaturi 5 minuta, a zatim je brzo ohlađena brzinom od 300 ° C / min. Istraživači su koristili rendgensku difrakciju i elektronsku mikroskopiju za karakterizaciju atomske strukture kristala itrijum glinice. Da bi pokazali svoje laserske sposobnosti, istraživači su takođe optički pumpali kristal infracrvenom svetlošću od 806 nm. Ovaj materijal emituje pojačanu svjetlost talasne dužine 1064 nm.
Testiranjem su istraživači takođe pokazali da je otpornost bizmut-glinice na toplotni udar 24 puta veća od one kod vodećeg čvrstog laserskog materijala Nd: YAG. Javier Garay, profesor strojarstva, rekao je:" To znači da ovaj materijal možemo pumpati s više energije prije nego što se materijal slomi, tako da se može koristiti za izradu snažnijih lasera."
Tim trenutno radi na razvoju novih lasera sa ovim novim materijalom.