Léasair ag éirí mar chuid lárnach de feistí agus tionscail countless. Nuair a idirghníomhaíonn léas léasair le dromchla ábhair nanascála, astaíonn sé tonn solais ar a dtugtar "plasmón," agus is féidir le hairíonna plasmón tugtha faisnéis a chur in iúl. I dtarchur optúil, déanann an léasair caidéil solas isteach i gcomhpháirt ar a dtugtar "ionsúire sáithithe" chun comhartha optúil a tháirgeadh.
Tá raon leathan úsáidí ag teicneolaíocht léasair freisin i bpróiseáil thionsclaíoch, mar shampla glanadh cruinneas comhpháirteanna, gearradh agus táthú ardchumhachta, agus micromachining cosúil le druileáil, scribing, meilt fíneáil, snasú, gearradh, téachtadh, stripping, agus aonrú. I réimse na déantúsaíochta tionsclaíochta, rinne innealtóirí iarracht léasair a úsáid le haghaidh micrea-mheaisínithe i bhfad ó shin. Mar sin féin, mar gheall ar leithead cuisle fada agus déine léasair íseal léasair is cúis leis an ábhar a leá agus leanúint ar aghaidh ag galú, cé gur féidir an beam léasair a dhíriú isteach i láthair an-bheag, tá an tionchar teirmeach ar an ábhar fós suntasach, rud a chuireann teorainn leis an cruinneas. den phróiseas. Is é an t-aon bhealach chun cáilíocht meaisínithe a fheabhsú ná an tionchar teirmeach a laghdú. Nuair a bhíonn gá le cruinneas miocrón amháin, is iad léasair ultrashort pulsed an uirlis is fearr le haghaidh glanadh beachtas, snasta ardchruinneas, athdhromchlú dromchla agus táthú, nó méid mór ábhar a mhodhnú ar shlí eile.
Léasair bhíogacha ultra-ghearr a bhfuil a leithid de bíge léasair aschurtha san rang picosecond (10-12 soicind), nó níos lú ná an rang picosecond. Ag brath ar leithead bíge an léasair aschuir, is féidir léasair ultrashort-pulse a chatagóiriú tuilleadh i léasair picosecond, léasair femtosecond, agus léasair attosecond. Méadaíonn léasair ultraghearr bíogacha fuinneamh na bíoga arda chun freagairt an tsolais-réada a athrú go mór. Go ginearálta, dá cúinge an leithead cuisle, is airde an cruinneas próiseála.
Nuair a chuirtear an léasair i bhfeidhm ar an ábhar le huaire pulse ar ordú picoseconds, athraíonn na torthaí próiseála go mór. De réir mar a ardaíonn an fuinneamh cuisle go mór, is leor an dlús ardchumhachta chun an ciseal seachtrach leictreon a stialladh. Mar gheall ar achar gearr idirghníomhú an léasair leis an ábhar, tá na hiain ablated ó dhromchla an ábhair sula n-aistrítear an fuinneamh chuig an ábhar máguaird, gan aon éifeacht teirmeach ar an ábhar máguaird, mar sin an téarma "próiseáil fuar".
Nuair a chuirtear léasair i bhfeidhm ar dhromchla ábhartha i bíoga femtosecond, is féidir leis an léasair meánchumhacht suas go dtí ord na gcileavata a aschur, le leithead bíge ar feadh cúpla céad femtoseconds (fs). Ag minicíochtaí athrá ar an ord 1 kHz go 100 MHz, is féidir leis an bhfuinneamh cuisle an t-ord méide millijoule (mJ) go nana-joule (nJ) a áireamh, agus is féidir leis an gcumhacht buille buaic a bheith chomh hard leis an ordú GW go TW de méid.
Ceadaíonn an meascán seo d'fhuinneamh cuisle ard, cumhacht bíog ard buaic, agus minicíocht athrá cuisle ard do phróiseáil éifeachtach struchtúir mheicniúla atá i bhfad níos míne ná léasair bíogacha leanúnacha nó fada.
Déantar fuinneamh próiseála cuisle ultra-ghearr a instealladh go han-tapa isteach i réimse gníomhaíochta beag, agus déanann taisce dlús ardfhuinnimh mheandarach athrú ar an mbealach a ionsúitear agus a ghluaiseann leictreoin, ag seachaint éifeachtaí ionsú léasair líneach, aistriú fuinnimh, agus idirleathadh, agus athrú bunúsach. meicníocht idirghníomhaíochta ábhar léasair. Mar is amhlaidh le próiseáil léasair ghinearálaithe, atá gan tadhall, tá buntáistí uathúla ag baint le húsáid léasair ultrashort pulsed i micrinnealtóireacht, lena n-áirítear cruinneas feabhsaithe tríthoiseach agus lamháltais níos déine, damáiste laghdaithe agus deireadh a chur le céimeanna próiseála ina dhiaidh sin.
Tá feidhmchláir shuntasacha ag an teicneolaíocht dhubh seo ar léasair ultrashort pulsed i raon leathan réimsí cosúil le taighde bunúsach, próiseáil thionsclaíoch agus cumarsáid optúil, agus tá dian-thaighde á déanamh ag tíortha móra faoi láthair mar bhealach chun dul chun cinn teicneolaíochta a bhaint amach.
Dul Chun Cinn T&F i Réimsí Éagsúla
01. Cumarsáid
Le déanaí, dhear Yu Yao, Ollamh Comhlach in Innealtóireacht Leictreach in Ollscoil Stáit Arizona, agus a foireann taighde ag Ionad Nuálaíochta Fótóinic Ollscoil Stáit Arizona eilimint léasair nana-scála níos tapúla, níos tíosaí ar fhuinneamh ar a dtugtar ionsúire sáithithe meitestruchtúrtha hibrideach graphene-plasma, nó GPSMA. le haghaidh gearr.Tá feidhmchláir ionchasacha ag GPSMAanna i dtionscail mar chumarsáid, próiseáil faisnéise, speictreascópacht agus bithleighis. Is féidir an t-ionsúire a úsáid chun luas, éifeachtúlacht agus feidhmíocht fhoriomlán a fheabhsú chun tarchur sonraí, próiseáil faisnéise, braite bithleighis agus teicneolaíochtaí íomháithe a chur chun cinn.
Mar gheall ar a n-airíonna tairbhiúla i modhnú optúil agus ionsú sáithithe, rinne foireann Yu Yao hibrideach miotail-graphene a ndearnadh innealtóireacht shintéiseach air a ionchorprú ina bpróiseas forbartha.
Trí eagar antenna optúil a dhearadh a dhíríonn solas isteach i mbearnaí nana-scála an ábhair, ar a dtugtar spotaí te, chun ionsú a chur chun cinn, agus trí sholas léasair a dhíriú ar na spotaí te seo, chonaic siad feidhmíocht fheabhsaithe agus tomhaltas fuinnimh laghdaithe. Osclóidh a dteicníc nua deiseanna nua do speictreascópacht léasair infridhearg agus do chumarsáid comharthaí optúla ardluais (cáblaí snáthoptaice agus cumarsáid satailíte).
02. Míleata
Fuaimeann arm léasair feidhmchlár an-sci-fi. Sa lá atá inniu ann, tá léasair ultra-ghearr pulsed ag na Stáit Aontaithe anois, agus tá go leor daoine ag tabhairt aird leanúnach ar an arm seo, a tháirgeann bíoga solais atá níos lú ná aon nanosecond amháin, agus táthar ag súil go mór nuair a fhéachann tú. ar sé tríd an modh ríofa seo go dtugtar an Airm Léasair Solais Ultra-Ghearr-Bhogach air. Tuairiscítear go bhfuil na bíoga solais a tháirgtear leis an arm seo níos lú ná nanosecond, tríd an modh ríofa seo breathnú síos, tugtar arm léasair solais ultra-ghearr air, freisin i ndáiríre sa raon gan choinne. Cruthaíonn feabhsú cumhachta 1 milliún uair, cruthaíonn cur i láthair buntáiste den sórt sin níos mó féidearthachtaí, sa phróiseas forbartha agus úsáide ina dhiaidh sin, beidh an fheidhmíocht níos mó agus níos soiléire.
03. Taighde agus Forbairt
Tá an fhoireann taighde sa Saotharlann Teicneolaíochta Léasair Snáithín Ardchumhachta, Institiúid Optaic agus Innealra Beachtais Shanghai, Acadamh Eolaíochtaí na Síne, tar éis teicníc modhnú gnóthachan optúil neamhlíneach a mholadh a fhéadfaidh léasair leanúnach aon-minicíochta a thiontú ina bíoga femtosecond an-chomhleanúnach. Is modh teicniúil nua é an modh chun bíoga ultrafast atá solúbtha ó thaobh tonnfhad a fháil.
Institiúid Innealra Optúil Xi'an Innealra Déantúsaíochta Fótóineach agus Ionad Taighde Feidhmchláir Leanann taighde i dteicneolaíocht aimpliú léasair ultrashort léasair ardchumhachta agus mórfhuinnimh, d'úsáid an fhoireann taighde teicneolaíocht aimplithe hibrideach snáithíní criostail aonair speisialta cascáid snáithíní gloine, chun an 100 a bhaint amach. Cilehertz ath-minicíocht Pulse ultrashort aimpliú de bheagnach millijoule aschuir fuinnimh, an chumhacht aschuir uasta aimplithe de 92.9 vata, a fhreagraíonn don fhuinneamh de Pulse amháin suas go dtí 929 microjoule, an Trí mheán an grádán teocht atá bunaithe ar leathanbhanda scaipeadh mór chirped snáithín grating agus díraonta ard éifeachtúlacht grating go dtí an comhbhrúiteoir meaitseáil cruinneas scaipthe, an tonnfhad lár de 1030 nm, leithead speictreach de ach 2.4 nm an comhbhrú cuisle ultrashort go 335 femtoseconds (Lorentz fheistiú Fourier teorainn leithead cuisle a athrú de 325 femtoseconds), cumhacht cuisle aschur comhbhrúite suas go dtí 800 microJoule, a fhreagraíonn don bhuaicchumhacht de níos mó ná 2.38 gigawatts. Is é an fuinneamh cuisle aschuir ná 800 microJoules, a fhreagraíonn do bhuaicchumhacht níos mó ná 2.38 GW, arb é an buaicchumhacht is mó d'aschur ultrashort pulse a fhaightear bunaithe ar shnáithín aonchriostail ag minicíocht athrá de 100 kilohertz, agus tá cáilíocht an déantar tástáil ar bhíoma léasair aschuir, agus tá fachtóir cáilíochta an bhíoma (M²) níos fearr ná 1.3.
Thacaigh Fondúireacht Náisiúnta Eolaíochta Nádúrtha na Síne leis an obair thaighde seo faoin ábhar mórthionscadail, Clár Scoláirí Óga an Iarthair Acadamh Eolaíochtaí na Síne (CAS), Tionscadal Speisialta Comhtháthú Dhá Slabhra Shaanxi Cúige, Tionscadal Speisialta Hongguang de Acadamh Eolaíochtaí na Síne (CAS), agus Réalta Nua Eolaíochta agus Teicneolaíochta Shaanxi Cúige. Is féidir leis na torthaí taighde modhanna teicneolaíochta foinse solais nua agus éifeachtach a sholáthar le haghaidh taighde eolaíoch agus teicneolaíochta, próiseáil léasair ultrafast agus réimsí eile. Aistrithe le www.DeepL.com/Translator (leagan saor in aisce)
