ABD Deniz Araştırma Laboratuarı'ndaki bilim insanları, gözleriniz için daha verimli ve daha güvenli olan güçlü lazerler oluşturmak için nano partiküllerin kullanımı için yeni bir süreç geliştirdiler.
"Nadir toprak-iyon katkılı elyaf" denilen şeyi yapıyorlar. Basitçe söylemek gerekirse, nadir bulunan holmiyum iyonları ile aşılanmış bir silika lifi pompalayan lazer ışığıdır. Optik Malzemeler ve Cihazlar Şubesini yöneten Jas S. Sanghera'ya göre, yeni işlemleriyle yüzde 85 verimlilik elde ettiler.
Sanghera, “Doping, yalnızca tüm hareketlerin gerçekleştiği yer olan, lifin çekirdeğine nadir toprak iyonları koyduğumuz anlamına gelir” dedi. “Bu dünya rekor verimliliğini bu şekilde ürettik ve yüksek enerjili, daha güvenli bir lazer için ihtiyacımız olan şey bu”.
Optik Malzemeler ve Cihazlar Şubesi'nden araştırma kimyacısı olan Colin Baker'a göre, kalıcı işlem bir pompa kaynağına (çoğu kez başka bir lazerde) dayanır ve nadir bulunan toprak iyonlarını heyecanlandıran, daha sonra lazerler için yüksek kalitede bir ışık üretmek üzere fotonlar yayar. İstenilen dalga boyu.
Baker, "Ancak bu işlemin bir cezası var." Dedi. “Asla yüzde 100 verimli değil. Koyduğunuz şey, istediğiniz dalga boyunda yüksek kalitede ışık değil, istediğiniz enerjide daha yüksek bir ışık kalitesidir. lazer ışığına dönüştürülmeyen israf ve ısıya dönüştürülür. ”
Baker, bu enerji kaybının nihayetinde güç ölçeklendirmesini ve lazer ışığının kalitesini sınırladığını ve bunun da verimliliği özellikle önemli kıldığını söyledi.
Nano partikül 'dopant'ın yardımıyla, geleneksel olarak değil, "göze daha güvenli" bir dalga boyu olarak kabul edilen 2 mikronluk bir dalga boyunda çalışan bir lazerle yüzde 85 verimlilik seviyesini elde edebiliyorlar. 1 mikron. Tabii ki Baker, insan gözüne gelince lazerin güvende olduğu söylenemez.
Tehlike, bir lazer operasyonu sırasında göze yansıyan saçılan ışığın potansiyelinden kaynaklanmaktadır. 1 mikronda çalışan 100 kilowatt'lık bir lazer yolundan yayılan ışık retinada önemli hasara yol açarak körlüğe neden olabilir. Bununla birlikte, 1.4 mikronun ötesindeki dalga boylarında çalıştırılan, daha güvenli bir lazerde saçılan ışığın tehlikesi önemli ölçüde azaltılır.
Baker'a göre nano-parçacık dopingi ayrıca nadir toprak iyonlarını silikadan koruduğu gibi başka problemleri de çözüyor. 2 mikronda, silisin camsı yapısı nadir toprak iyonlarından gelen ışık çıkışını azaltabilir. Nanopartikül dopingi aynı zamanda nadir toprak iyonlarını birbirinden ayırır, çünkü bunların birbirine yakın bir şekilde paketlenmesi de ışık çıkışını azaltabilir.
Baker, 1 mikronda bir iterbiyum katkı maddesi kullanarak çalışan geleneksel lazerlerin bu faktörlerden neredeyse hiç etkilenmediğini söyledi.
"Solüsyon, lutetia veya lanthanum oksit veya lantan florür nano tozunda holmiumu çözen çok zeki bir kimyaydı. [for the rare earth ions]"Sanghera," dedi. Bu nano tozu sentezlemek için kova kimyasının kullanılması, maliyeti düşürmede kilit rol oynadı. "
Sanghera ekibinin orijinal olarak daha önceki bir proje için sentezlediği nano partikül tozunun partikülleri, tipik olarak, insan saçından 5.000 kat daha küçük olan 20 nanometreden azdır.
"Ek olarak, bu nano tozları silis lifi içerisine kalıcı bir şekilde ulaşmaya uygun miktarlarda başarıyla uygulayabilmeliydik" diye ekledi.
Optik Malzemeler ve Cihazlar Şubesinde, Sanghera'nın bilim insanları ekibi oda büyüklüğünde bir cam torna tezgahı ile çalışıyor, burada elyaf olacak olan cam, flor gazı ile temizlenip, bir üfleme torbasıyla kalıplanmış ve nano ile aşılanmıştır. – parçacık karışımı – bilim insanlarının "nanoparçacık bulamacı" dedikleri şey. Sonuç, nadir bulunan bir toprak iyon katkılı, bir inç çapında cam çubuk veya "optik preform" dur.
Bir sonraki kapıda bilim adamları, preformu fırınla yumuşatmak ve uzatmak için bir işlemi yaparken, iki büyük odayı ve binanın iki katının yüksekliğini kaplayacak kadar büyük bir kule olan fiber çekme sistemi kullanıyorlar. bir insan kılı kadar ince olan bir optik fiber içine, bu daha sonra yakındaki büyük bir mil üzerine biriktirilir.
Sanghera ekibi süreç için zaten bir patent başvurusu yapmıştır. Yeni özel fiber lazer için öngörülen potansiyel uygulamalar arasında savunma, telekomünikasyon ve hatta kaynak ve lazerle kesme için yüksek güçlü lazerler ve yükselticiler var.
Sanghera, "Temel bir bakış açısıyla, tüm süreç ticari olarak uygulanabilir." Dedi. "Toz haline getirmek ve elyafın içerisine katılması düşük maliyetli bir işlemdir. İşlem, telekom elyafı yapımına çok benzer."
Bilim adamları yüksek verimli seramik lazeri gösteriyor
alıntı:
Araştırmacılar gücü arttırmak, fiber lazerlerin göz güvenliğini artırmak için nano partiküller kullanıyor (2019, 17 Temmuz)
18 Temmuz 2019 tarihinde alındı
https://phys.org/news/2019-07-nano-particles-power-eye-safety-fiber.html adresinden
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla yapılan herhangi bir dürüst işlem dışında,
Bölüm, yazılı izin olmadan çoğaltılabilir. İçerik sadece bilgi amaçlıdır.