Sa lá atá inniu ann, úsáidtear léasair ultrafast (m.sh., léasair picosecond agus femtosecond) go forleathan i réimse na heolaíochta agus na hinnealtóireachta ábhar. Agus tá an dul chun cinn atá déanta i gcórais aimpliúcháin tar éis forbairt réimse na léasair ultrafast a chur chun cinn go mór, ag tabhairt buntáistí móra do thionscail éagsúla (go háirithe eolaíocht ábhair).
Go sona sásta, d'éirigh le heolaithe leas iomlán a bhaint as léasair ultrafast chun airíonna ábhar éagsúla a athrú. Leis an buntáiste a bhaineann le réiteach ultra-ard agus cuisle gearr, is iad léasair ultrafast an rogha is fearr chun feidhmchláir shonracha a threisiú go beacht.
Le déanaí, tá suim mhór sa réimse úsáid a bhaint as léasair ultrafast chun paraiméadair nanascála a ghiniúint sna hearnálacha taighde agus eolaíochta ábhar tráchtála araon. Mar thoradh ar an bhfócas tionsclaíoch domhanda ar miniaturization agus ar an méadú ar theicnící agus uirlisí déantúsaíochta nua, mar léasair ultrafast, tá táirgí níos lú agus níos dlúithe á ndéanamh.
Tugann alt le déanaí san iris Nanophotonics faoi deara gurb é an modh is airde a úsáidtear sa tionscal chun raon leathan ábhar a mhúnlú, go háirithe solaid, léasair ultrafast ardfhuinnimh a dhíriú ar a dhromchla le déine leordhóthanach chun an t-ábhar a spreagadh agus a bhaint.
Chomh maith leis an bpróiseas ablation díreach, tarlaíonn feiniméan struchtúrach eile a úsáideann léasair ultrafast nuair a bhíonn an dromchla sceite - ciallaíonn sé seo an mhoirfeolaíocht dromchla a athrú go patrún rialta le tréimhsiúlacht fo-thonnfhad, ar a dtugtar struchtúr dromchla tréimhsiúil ultrafast arna spreagadh ag léasair.
Bhí an "micreaphléascadh" mar a thugtar air i gceist leis an gcoincheap bunaidh, a bhí ríthábhachtach do nanastruchtúrú mórchóir. Is éard atá i gceist leis an gcoincheap seo ná plasma dlúth a spreagadh le léasair ultrafast, rud a fhágann go dtiocfaidh forbairt ar bhrúnna móra leictreon, tonnta turrainge agus eilimintí neamhchoitianta ag leibhéil il-millibar. Déantar struchtúir nanascála a bhaint amach trí dhíriú beacht ar léasair ultrafast.
Tá réimsí feidhme ullmhúcháin léasair ultrafast nanastruchtúir leathan agus éagsúil. Tá cumais ardfheidhmíochta acu i optaic, meicnic agus bitheolaíocht, go háirithe nuair a tharlaíonn na struchtúir sa raon tonnfhad optúil - ar féidir iad a chur i leith airíonna a bhaineann le moirfeolaíocht dromchla, gnéithe dromchla sonracha nó méideanna gné.
Léasair ultrafast: an t-aon bhealach éifeachtach chun criadóireacht a tháthú
Braitheann déantúsaíocht nua-aimseartha go mór ar tháthú, ach is sprioc do-ghlactha é táthú ceirmeach iontaofa trí mhodhanna traidisiúnta. Cruthaíonn an fhriotaíocht ardteochta den scoth céanna a fhágann go bhfuil criadóireacht innealtóireachta fíor-riachtanach le haghaidh go leor feidhmeanna dúshlánacha dúshláin shuntasacha freisin nuair a cheanglaítear criadóireacht.
Leagann alt le déanaí a foilsíodh san iris Science, áfach, béim ar na buntáistí a bhaineann le táthú léasair ultrafast as criadóireacht. Tá ról lárnach ag an seachadadh fuinnimh beacht a sholáthraíonn léasair ultrafast i ndéantúsaíocht breiseán agus tá an cumas aige a bheith an-éifeachtach chun criadóireacht a chomhcheangal. Go háirithe, tá samplaí rathúla ann maidir le cineálacha éagsúla gloine a cheangal le léasair ultrafast.
Tá toughness briste níos ísle agus friotaíocht turraing teirmeach ag cuid de na spéaclaí atá táthaithe go rathúil le léasair ultrafast (m.sh., borosilicates) i gcomparáid le criadóireacht innealtóireachta tipiciúil (m.sh., zirconia cobhsaithe agus alúmana). Braitheann an cumas chun nascadh léasair ultrafast rathúil a bhaint amach sa chriadóireacht ar chumas an léasair díriú laistigh den ábhar, rud a chuireann tús le próisis ionsú neamhlíneacha agus multiphoton as a dtiocfaidh ionsú agus leá áitiúil.
Tá modh nua forbartha ag eolaithe le haghaidh táthú léasair ultrafast bíogach. Díríonn an teicníc solas ar chomhéadan taobh istigh den cheirmeach, ag cruthú idirghníomhaí optúla a spreagann próisis ionsúcháin neamhlíneacha as a dtagann leá logánta seachas ablation an dromchla ceirmeach. Is iad na príomhfhachtóirí sa taighde seo ná an t-idirghníomhú idir airíonna optúla líneacha agus neamhlíneacha agus cúpláil éifeachtach an fhuinnimh léasair leis an ábhar.
Ní hamháin go gcoimeádann comhpháirteanna ceirmeacha a tháirgtear ag baint úsáide as an modh táthú léasair seo coinníollacha arda bhfolús, ach léiríonn siad freisin láidreachtaí lomadh atá inchomparáide le bannaí idirleata miotail-ceirmeacha. Ligeann táthú léasair anois criadóireacht a chomhtháthú isteach i bhfeistí le húsáid i dtimpeallachtaí crua, chomh maith le pacáistí le haghaidh optoelectronics agus leictreonaic a éilíonn trédhearcacht sa speictream raidió infheicthe.
Faigheann léasair ultra-luath solúbthacht ar leith maidir le criadóireacht thrédhearcach a tháthú mar is féidir iad a dhíriú tríd an ábhar. Ligeann sé seo céimseataí níos casta a cheangal i réigiúin idirghníomhaíochta iolracha, rud a leathnaíonn an méid táthú féideartha.
Léasair ultrafast le haghaidh próiseála ábhar
Tá forbairt mhór tagtha ar úsáid léasair ultrafast le haghaidh próiseála ábhar le deich mbliana anuas, agus tá feidhmchláir eolaíocha, teicneolaíochta agus tionsclaíocha ag éirí níos soiléire.
I réimse na léasair ultrafast le haghaidh déantúsaíochta, baintear úsáid as fuinneamh solais i bíoga ó léasair ultrafast femtosecond nó picosecond atá dírithe go docht agus treoraítear é chuig láithreacha an-sonracha laistigh den ábhar. Baintear é seo amach trí excitation dhá fótón nó il-fótóin, a tharlaíonn ar scála ama i bhfad níos tapúla ná an malartú fuinnimh teirmeach idir leictreoin solas-excited agus iain laitíse.
Tá an cruinneas is mó bainte amach ag eolaithe anois maidir le bainistiú a dhéanamh ar fhótaisiú léasair ultra-luath agus próisis teirmeacha, rud a chuir ar chumas fóta-mhodhnú logánaithe réigiúin níos lú ná 100 nanaiméadar.
Is gnách go n-oibríonn léasair ultrafast i modhanna tonn leanúnach (CW) nó bíogacha ag tonnfhaid 10 μm nó 1 μm agus tá ranníocaíochtaí suntasacha déanta acu cheana féin i réimsí na ngluaisteán, na hailtireachta agus na marcála agus lipéadaithe, de réir alt a foilsíodh san iris Light: Science agus Feidhmchláir.
Mar shampla, tá ról tábhachtach ag léasair ultrafast cosúil le léasair femtosecond (fs) in iarratais a éilíonn cruinneas ard, go háirithe nuair a bhaineann sé le dromchlaí agus struchtúir mórchóir ábhar brittle agus crua trédhearcach. Ina theannta sin, cruthaíonn léasair ultrafast cosúil le struchtúir léasair femtosecond a bheith an-éifeachtach nuair is gá ábhair ilchodacha agus cisealta a struchtúrú go dian ar bhealach casta 3D.
Dúshláin i bPróiseáil Léasair Ultrafast
Is próiseas suimiúil é ábhair a phróiseáil agus a fheidhmiú le léasair ultrafast; áfach, mar a léiríonn alt le déanaí in Ard-Teicneolaíochtaí Optúla, tá roinnt dúshláin sa phróiseas nach mór a shárú.
Séideann go leor léasair ultrafast nua-aimseartha go doimhneacht ach cúpla céad nanaiméadar. Ciallaíonn sé seo gur gá líon mór de phulsanna léasair ultrafast a dhíriú chuig réigiún amháin chun an t-ábhar a mhaolú. Ina theannta sin, i staidéir le déanaí, léiríodh go bhfuil éifeachtacht phróiseála ábhar suas le thart ar 12 faoin gcéad ag léasair ultrafast Gaussach - céatadán éifeachtúlachta a osclaíonn go leor féidearthachtaí nua le haghaidh feidhmeanna tionsclaíocha léasair ultrafast Gaussach.
Is féidir le optaic phróiseála, comhpháirt thábhachtach de léasair ultrafast, éifeachtaí neamhlíneacha a chur faoi deara a athraíonn tréithe na cuisle astaithe. Is féidir leis seo tionchar a imirt ar pharaiméadair ar nós fad bíge agus speictream an léasair ultrafast. I gcásanna tromchúiseacha, is féidir leis an fuinneamh dian taobh istigh den optaic a bheith ina chúis le scrios an sprioc-ábhar ag an léasair ultrafast.
Tá raon leathan feidhmchlár ag léasair ultrafast in eolaíocht na n-ábhar. Leis an gcomhcheangal de dhul chun cinn i dteicneolaíocht na hintleachta saorga agus anailísíocht sonraí mór, táthar ag súil go mbunófar comhghaol níos iontaofa idir próiseas, struchtúr agus feidhmíocht in iarratais próiseála ábhar léasair ultrafast in eolaíocht ábhair. Táthar ag súil go ndéanfaidh an cur chuige seo úsáid léasair ultrafast a shimpliú i ndéantúsaíocht breiseán ábhar, feabhas a chur ar chruinneas ríomhaireachtúil, agus go soláthróidh sé bealach éifeachtach chun éagsúlacht spriocanna tráchtála a bhaint amach.
