Bilim adamları, oda sıcaklığında derin morötesi lazer diyodunun dünyanın ilk sürekli dalga lazerini gösterdiler

Bilim adamları, dünyada bir ilk olarak, oda sıcaklığında derin morötesi lazer diyodunun sürekli dalga lazerini gösterdiler.

Bilim adamları, dünyada bir ilk olarak, oda sıcaklığında derin morötesi lazer diyodunun sürekli dalga lazerini gösterdiler. Kredi bilgileri: Issey Takahashi

Orta Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’nin Malzeme ve Sistemler Enstitüsü’nde (IMaSS) 2014 Nobel ödüllü Hiroshi Amano liderliğindeki bir araştırma grubu, Asahi Kasei Corporation ile işbirliği içinde, dünyanın ilk oda sıcaklığında sürekli dalga lazerini başarıyla gerçekleştirdi. -ultraviyole lazer diyodu (UV-C bölgesine kadar dalga boyları).

Bu sonuçlar, yayınlanan Uygulamalı Fizik Mektuplarısterilizasyon ve tıp da dahil olmak üzere geniş bir uygulama yelpazesi potansiyeline sahip bir teknolojinin yaygın kullanımına yönelik bir adımı temsil etmektedir.

1960’larda piyasaya sürüldüklerinden ve onlarca yıllık araştırma ve geliştirmeden sonra, lazer diyotların (LD’ler) başarılı bir şekilde ticarileştirilmesi, kızılötesinden mavi-mora kadar değişen dalga boylarına sahip bir dizi uygulama için nihayet sağlandı. Bu teknolojinin örnekleri arasında kızılötesi LD’lere sahip optik iletişim cihazları ve mavi-mor LD’ler kullanan Blu-ray diskler yer alır.

Bununla birlikte, dünya çapındaki araştırma gruplarının çabalarına rağmen, hiç kimse derin ultraviyole LD’ler geliştiremedi. Önemli bir atılım ancak 2007’den sonra, UV ışık yayan cihazlar için alüminyum galyum nitrür (AlGaN) filmi büyütmek için ideal bir malzeme olan alüminyum nitrür (AlN) substratları imal etme teknolojisinin ortaya çıkmasıyla gerçekleşti.

Oda sıcaklığında sürekli dalga lazerinin gösterilmesi. Kredi: 2022 Asahi Kasei Corp. ve Nagoya Üniversitesi

2017’den itibaren, Profesör Amano’nun araştırma grubu, 2 inçlik AlN substratları sağlayan şirket Asahi Kasei ile işbirliği içinde derin morötesi bir LD geliştirmeye başladı. İlk başta, cihaza yeterli akım enjeksiyonu çok zordu ve bu da UV-C lazer diyotlarının daha fazla geliştirilmesini engelledi.

Ancak 2019’da araştırma grubu, polarizasyon kaynaklı bir doping tekniği kullanarak bu sorunu başarıyla çözdü. İlk kez, kısa akım darbeleriyle çalışan kısa dalga boylu ultraviyole görünür (UV-C) bir LD ürettiler. Ancak, bu akım darbeleri için gereken giriş gücü 5,2 W idi. Bu, sürekli dalga lazer için çok yüksekti, çünkü güç diyotun hızla ısınmasına ve lazerin durmasına neden olacaktı.

Bilim adamları, dünyada bir ilk olarak, oda sıcaklığında derin morötesi lazer diyodunun sürekli dalga lazerini gösterdiler.

Derin morötesi bir lazer diyodunun dünyanın ilk oda sıcaklığında sürekli dalga lazerini başarıyla yürüten araştırmacılar. Kredi: 2022 Asahi Kasei Corp. ve Nagoya Üniversitesi

Ancak şimdi, Nagoya Üniversitesi ve Asahi Kasei’den araştırmacılar, lazerin oda sıcaklığında yalnızca 1,1 W’ta çalışması için gereken tahrik gücünü azaltarak cihazın yapısını yeniden şekillendirdiler. Daha önceki cihazların, lazer şeridinde meydana gelen kristal kusurları nedeniyle etkili akım yollarının yetersizliği nedeniyle yüksek düzeyde çalışma gücü gerektirdiği bulundu. Ancak bu çalışmada araştırmacılar, güçlü kristal suşunun bu kusurları yarattığını buldular.

Lazer şeridinin yan duvarlarını akıllıca uyarlayarak kusurları bastırdılar, lazer diyodunun aktif bölgesine verimli akım akışı sağladılar ve çalışma gücünü düşürdüler.

Geleceğin Elektroniği Entegre Araştırma Merkezi, Dönüştürücü Elektronik Tesisleri (C-TEF’ler) olarak adlandırılan Nagoya Üniversitesi’nin endüstri-akademik işbirliği platformu, yeni UV lazer teknolojisinin geliştirilmesini mümkün kıldı. C-TEF’ler kapsamında, Asahi Kasei gibi ortaklardan araştırmacılar, Nagoya Üniversitesi kampüsündeki son teknoloji tesislere erişimi paylaşarak, onlara tekrarlanabilir yüksek kaliteli cihazlar oluşturmak için gereken insanları ve araçları sağlıyor.

Araştırma ekibinin bir temsilcisi olan Zhang Ziyi, projenin kuruluşuna dahil olduğunda Asahi Kasei’deki ikinci yılındaydı. Bir röportajda “Yeni bir şey yapmak istedim” dedi. “O zamanlar herkes derin ultraviyole lazer diyodunun imkansız olduğunu varsayıyordu, ancak Profesör Amano bana ‘Mavi lazere ulaştık, şimdi ultraviyole zamanı’ dedi.”

Bu araştırma, tüm dalga boyu aralıklarında yarı iletken lazerlerin pratik uygulamasında ve geliştirilmesinde bir kilometre taşıdır. Gelecekte, UV-C LD’ler sağlık hizmetleri, virüs tespiti, partikül ölçümü, gaz analizi ve yüksek çözünürlüklü lazer işlemeye uygulanabilir.

Zhang, “Sterilizasyon teknolojisine uygulanması çığır açıcı olabilir” dedi. “Zaman açısından verimsiz olan mevcut LED sterilizasyon yöntemlerinin aksine, lazerler geniş alanları kısa sürede ve uzun mesafelerde dezenfekte edebilir.” Bu teknoloji, özellikle steril ameliyathanelere ve musluk suyuna ihtiyaç duyan cerrahlar ve hemşireler için faydalı olabilir.

Başarılı sonuçlar iki makalede rapor edilmiştir. Uygulamalı Fizik Mektupları.

Daha fazla bilgi:
Hiroshi Amano ve diğerleri, Psödomorfik olarak büyütülmüş AlGaN UV-C lazer diyotları için dislokasyon oluşumunu bastırmak için yerel stres kontrolü, Uygulamalı Fizik Mektupları (2022). DOI: 10.1063/5.0124512

Hiroshi Amano ve diğerleri, AlGaN tabanlı UV-C lazer diyodunun sıcaklığa bağlı temel özellikleri ve oda sıcaklığında sürekli dalga lazerinin gösterimi, Uygulamalı Fizik Mektupları (2022). DOI: 10.1063/5.0124480

Nagoya Üniversitesi tarafından sağlanan

alıntı: Bilim adamları, 24 Kasım 2022’de https://phys.org/news/2022-11-scientists-world-continuous-wave adresinden alınan, oda sıcaklığında (2022, 24 Kasım) dünyanın ilk sürekli dalgalı derin morötesi lazer diyodunu gösterdiler. -lasing-deep-ultraviyole.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Kişisel çalışma veya araştırma amaçlı adil ticaret dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik sadece bilgilendirme amaçlıdır.

Leave a Comment