Pemanasan dan Penyejukan Pantas - Para saintis Membangunkan Bahan Hasil Laser Baru
Dilaporkan bahawa penyelidik University of California, San Diego (UCSD) telah mengembangkan bahan laser baru - kristal alumina dengan Nd-doped, yang mampu memancarkan denyutan ultra pendek (secara teori serendah 7.7 fs), tersedia untuk pengeluaran laser yang lebih kecil dan lebih kuat dengan ketahanan kejutan terma yang sangat baik.
Untuk mencapainya, para jurutera telah merancang strategi pemprosesan bahan baru untuk melarutkan kepekatan ion barium yang tinggi ke dalam kristal alumina. Akhirnya, medium penambahan laser yttrium alumina pertama dalam bidang penyelidikan bahan laser dihasilkan.
Nd (dopant) dan alumina (bahan inang) adalah dua komponen yang paling banyak digunakan pada masa ini bahan laser pepejal termaju&# 39. Walau bagaimanapun, gabungan Nd dan alumina untuk menyediakan media laser memberikan cabaran yang besar: ukurannya tidak serasi. Kristal alumina biasanya mengandungi ion kecil seperti titanium atau kromium, sedangkan ion Nd terlalu besar.
Kunci penyediaan campuran cerium alumina adalah pemanasan dan penyejukan kedua pepejal dengan cepat. Secara tradisinya, para penyelidik telah membuat alumina yang dicabut dengan mencairkannya dengan bahan lain, dan kemudian perlahan-lahan menyejukkan campuran untuk mengkristalnya. Elias Penilla, seorang penyelidik pasca doktoral, mengatakan:" Walau bagaimanapun, proses ini terlalu lambat untuk menggunakan ion strontium sebagai dopan kerana ia cenderung dilucutkan dari badan alumina semasa penghabluran." Jadi penyelesaiannya adalah mempercepat langkah pemanasan dan penyejukan. Untuk mengelakkan ion Nd melarikan diri.
Proses baru melibatkan pemanasan campuran serbuk alumina dan serium bertekanan dengan cepat pada kadar 300 ° C / min sehingga mencapai 1260 ° C. Suhu ini mencukupi untuk melarutkan kepekatan tinggi cerium ke dalam kisi kristal alumina. Larutan pepejal ditahan pada suhu ini selama 5 minit dan kemudian disejukkan dengan cepat pada suhu 300 ° C / min. Para penyelidik menggunakan difraksi sinar-X dan mikroskop elektron untuk mencirikan struktur atom kristal yttrium alumina. Untuk menunjukkan kemampuan lasernya, para penyelidik juga mengepam kristal secara optik dengan cahaya inframerah 806 nm. Bahan ini memancarkan cahaya yang diperkuat dengan panjang gelombang 1064 nm.
Melalui ujian, para penyelidik juga menunjukkan bahawa rintangan terma bismut alumina adalah 24 kali lebih tinggi daripada bahan getah laser pepejal terkemuka Nd: YAG. Javier Garay, seorang profesor kejuruteraan mekanikal, berkata:" Ini bermaksud kita dapat mengepam bahan ini dengan lebih banyak tenaga sebelum bahan itu pecah, sehingga dapat digunakan untuk membuat laser yang lebih kuat."
Pasukan ini sedang berusaha untuk mengembangkan laser baru dengan bahan baru ini.