01Gwida tal-Karta
Materjali trasparenti (bħal ħġieġ u żaffir) huma indispensabbli fl-industrija u fir-riċerka{0}}aktar avvanzata minħabba l-proprjetajiet fiżikokimiċi eċċellenti tagħhom. Madankollu, l-ebusija għolja u l-karatteristiċi ta' bandgap għolja tagħhom għamlu l-ipproċessar mekkaniku sfida ta' seklu-. Il-miġja tal-lejżers femtosecond ġabet rivoluzzjoni għall-modifika interna u l-ipproċessar ta 'materjali trasparenti, iżda kwistjonijiet bħall-veloċità tal-ipproċessar bil-mod u s-suxxettibilità għall-ħsara mill-istress dejjem kienu konġestjonijiet li jillimitaw l-applikazzjonijiet industrijali tagħhom (bħar-rekwiżit ta' 1000 toqba kull sekonda għall-manifattura tal-ħġieġ permezz ta '-toqba). Dan id-dokument jintroduċi metodu ġdid għal tħaffir ultra-veloċi ta 'materjali trasparenti miksub permezz ta' eċċitazzjoni elettronika temporanja, b'veloċitajiet ta 'proċessar imtejba b'miljun darba meta mqabbla ma' tekniki tradizzjonali ta 'tħaffir b'impatt.
02 Ħarsa ġenerali tat-Test Sħiħ
L-istudju jipproponi teknika msejħa 'Bessel transient selective laser absorption'. L-ewwel, laser picosecond distribwit Gaussian-jiġi ffurmat f'raġġ Bessel, li jista' jqanqal il-formazzjoni ta' kanali ta' eċitazzjoni tal-elettroni twal u uniformi, jew 'filamenti tal-laser', b'inċidenza waħda f'materjali trasparenti. Il-formazzjoni ta 'dan il-kanal tikkawża bidla istantanja fil-proprjetajiet ottiċi tal-materjal fuq l-iskala ta' picosecond għal nanosecond, li tittrasforma minn iżolatur għal stat simili għal dak ta 'semi-metall, b'żieda drammatika fil-koeffiċjent ta' assorbiment. Fl-istess ħin, il-filamenti tal-lejżer b'mod effiċjenti u uniformi jassorbu l-enerġija tal-laser pulsata tal-mikrosekonda-twila, istantanjament isaħħnu l-materjal fil-kanal sal-punt tal-evaporazzjoni u t-tneħħija. Dan il-metodu jevita b'mod għaqli l-effetti tal-ilqugħ tar-riflessjoni tal-plażma li dehru fl-ipproċessar tradizzjonali tal-lejżer ta'-intensità għolja. Fl-aħħar mill-aħħar, f'għexieren ta' mikrosekondi biss, tista' tinħoloq -toqba minn ġo-kwalità għolja b'dijametru ta' madwar 3.1 mikron u proporzjon tal-fond-per-dijametru sa 322 f'ħġieġ tal-kwarz ħxuna ta' 1mm, mingħajr ebda koniċità jew mikro{16}}xquq.
03Analiżi grafika
Figura 1 (A) turi d-disinn tal-passaġġ ottiku, fejn polz ta 'lejżer picosecond u polz ta' laser mikrosekonda huma ffurmati f'raġġi Bessel rispettivament minn priżma axjali, imbagħad ko-assjali magħquda permezz ta 'spliter tar-raġġ u ffukati fuq kampjun ta' materjal trasparenti. Figura 1 (B) tiżvela l-proċess fiżiku matul il-magni: L-ewwel pass, il-lejżer picosecond jinduċi kanal ta 'eċitazzjoni ta' elettroni fit-tul u uniformi ġewwa l-materjal; It-tieni pass, l-enerġija tal-laser mikrosekonda sussegwenti hija assorbita b'mod selettiv minn dan il-kanal, u tikseb tneħħija istantanja u uniformi tal-materjal, u fl-aħħar mill-aħħar tifforma toqba permezz ta '-b'proporzjon għoli ta' aspett.
Il-Figura 2 turi b'mod intuwittiv il-mekkaniżmu fiżiku ewlieni permezz tat-teknoloġija tal-immaġni tal-pompa-sonda. Polz Bessel b'wisa 'tal-polz ta' 5 ps jinduċi filamenti fil-ħġieġ tal-kwarz, li jippermetti l-formazzjoni stabbli ta 'kanal ta' eċċitazzjoni uniformi fuq 1 mm fit-tul fi żmien 10 ps. Aktar importanti minn hekk, dan il-kanal, li għandu koeffiċjent ta 'assorbiment għoli, jista' jeżisti b'mod stabbli għal mill-inqas 1.8 ns, ħafna itwal mill-ħin ta 'rilassament tal-kannizzata tal-elettron-, li jżomm il-plażma fi stat ta'-enerġija għolja u jipprovdi kundizzjonijiet suffiċjenti għall-assorbiment selettiv ta 'impulsi mikrosekonda sussegwenti.
Il-Figura 3 turi l-morfoloġija tat-toqba tal-mikro-livell. Fil-ħġieġ tal-kwarz ħoxna 1mm, tieħu biss 20 mikrosekondi biex tipproċessa toqba minn ġewwa b'dijametru ta 'madwar 3.1 µm, bi proporzjon ta' fond-per-dijametru għoli daqs 322. Il-vista tal-ġenb turi li l-kanal huwa dritta u mingħajr taper, b'ħitan toqba lixxi li huma estremament ħielsa minn ħitan ta 'kwalità għolja, debri ta' proċessar mikro. Billi taġġusta l-wisa 'tal-polz tal-laser mikrosekonda, id-dijametru tat-toqba jista' wkoll jiġi aġġustat sa ċertu punt.
Il-Figura 4 turi l-universalità u l-potenzjal ta 'applikazzjoni industrijali ta' din it-teknoloġija. Minbarra l-ħġieġ tal-kwarz, dan il-metodu ġie applikat ukoll b'suċċess għal diversi materjali trasparenti użati b'mod komuni bħal ħġieġ borosilikat u ħġieġ tal-ġir tas-soda-. Billi tiffissa l-lejżer u tuża pjattaforma li tiċċaqlaq b'veloċità għolja-, huwa possibbli li tinkiseb effiċjenza ultra-għolja ta' 1,000 toqba kull sekonda, li tipproduċi b'mod affidabbli eluf ta' arrays ta'-toqba uniformi.
04 Sommarju
Ir-riċerka f'dan l-artikolu kisbet innovazzjoni fil-qasam tal-ipproċessar tal-lejżer permezz ta 'teknoloġija ta' eċċitazzjoni elettronika temporanja. Billi tissepara b'mod għaqli ż-żewġ proċessi fiżiċi ta ''eċitazzjoni tal-elettron' u 'tneħħija tal-materjal', u tassenjahom għal żewġ impulsi tal-lejżer kkoordinati temporalment ta 'picoseconds u mikrosekondi, għeleb b'suċċess il-problemi fundamentali ta' veloċità bil-mod u utilizzazzjoni ta 'enerġija baxxa fl-ipproċessar tradizzjonali tal-lejżer ultraveloċi, u saħħaħ l-effiċjenza tat-tħaffir b'miljun darba. Din it-teknoloġija mhux biss tippermetti l-proporzjon ta' l-aspett ultra-veloċi, ta'-kwalità għolja u għoli permezz ta'-manifattura ta' toqba f'materjali trasparenti millimetri-oħxon, iżda turi wkoll l-universalità tagħha f'diversi materjali u potenzjal immens għal produzzjoni fuq skala kbira-. Dan l-avvanz huwa mistenni li jkollu impatt profond f'oqsma bħall-ippakkjar tas-semikondutturi, l-applikazzjonijiet bijomediċi, u r-riċerka xjentifika avvanzata-.
