Pangembangan lan aplikasi teknologi laser femtosecond
2021-12-15
Wiwit Maman pisanan entuk output pulsa laser ing taun 1960, proses kompresi manungsa lebar pulsa laser bisa dipérang dadi telung tahap: tahap teknologi Q-switching, tahap teknologi penguncian mode, lan tahap teknologi amplifikasi pulsa chirped. Chirped pulse amplification (CPA) minangka teknologi anyar sing dikembangake kanggo ngatasi efek fokus diri sing diasilake dening bahan laser solid-state sajrone amplifikasi laser femtosecond. Kaping pisanan nyedhiyakake pulsa ultra-singkat sing digawe dening laser sing dikunci mode. "Kicau positif", nggedhekake lebar pulsa dadi picoseconds utawa malah nanodetik kanggo amplifikasi, banjur gunakake metode kompensasi chirp (kicau negatif) kanggo ngompres lebar pulsa sawise entuk amplifikasi energi sing cukup. Pangembangan laser femtosecond penting banget. Sadurunge 1990,laser femtosecondpulsa wis dipikolehi nggunakake teknologi laser dye mode-locking karo bandwidth gain sudhut. Nanging, pangopènan lan manajemen laser pewarna rumit banget, sing mbatesi aplikasi. Kanthi paningkatan kualitas kristal Ti: Sapphire, kristal sing luwih cendhek uga bisa digunakake kanggo entuk keuntungan sing cukup dhuwur kanggo entuk osilasi pulsa sing cendhak. Ing taun 1991, Spence et al. ngembangaken Ti: Sapphire laser femtosecond sing dikunci kanthi otomatis kanggo pisanan. Pangembangan sukses saka lebar pulsa 60fs Ti: Sapphire laser femtosecondbanget dipun promosiaken aplikasi lan pangembangan laser femtosecond. Ing taun 1994, nggunakake teknologi amplifikasi pulsa chirped kanggo entuk pulsa laser kurang saka 10fs, saiki kanthi bantuan teknologi penguncian mode-mode lensa Kerr, teknologi amplifikasi pulsa parametrik optik, teknologi pengosongan rongga, teknologi amplifikasi multi-pass, lsp. bisa nggawe laser Jembaré pulsa dikompress kurang saka 1fs kanggo ngetik domain attosecond, lan daya puncak pulsa laser uga tambah saka terawatt (1TW = 10 ^ 12W) kanggo pewatt (1PW = 10 ^ 15W). Iki terobosan utama ing teknologi laser wis micu owah-owahan ekstensif lan jero ing akeh lapangan. Ing bidang fisika, medan elektromagnetik ultra-dhuwur-intensitas sing diasilake dening laser femtosecond bisa ngasilake neutron relativistik, lan uga bisa langsung ngapusi atom lan molekul. Ing piranti laser fusi nuklir desktop, pulsa laser femtosecond digunakake kanggo iradiasi klompok molekul deuterium-tritium. Bisa miwiti reaksi fusi nuklir lan ngasilake neutron sing akeh. Nalika laser femtosecond sesambungan karo banyu, bisa nimbulaké deuterium isotop hidrogen ngalami reaksi fusi nuklir, ngasilaken jumlah ageng energi. Nggunakake laser femtosecond kanggo ngontrol fusi nuklir bisa entuk energi fusi nuklir sing bisa dikontrol. Ing Laboratorium Fisika Semesta, plasma kapadhetan energi dhuwur sing diasilake dening pulsa cahya intensitas ultra dhuwur saka laser femtosecond bisa ngasilake fénoména internal Bima Sakti lan lintang ing lemah. Cara résolusi wektu femtosecond kanthi jelas bisa mirsani owah-owahan molekul sing diselehake ing nanospace lan negara elektronik internal ing skala wektu femtoseconds. Ing bidang biomedicine, amarga daya puncak dhuwur lan Kapadhetan daya saka laser femtosecond, macem-macem efek non-linear kayata ionisasi multiphoton lan efek poto-fokus asring disebabake nalika sesambungan karo macem-macem bahan. Ing wektu sing padha, wektu interaksi antarane laser femtosecond lan jaringan biologi ora pati penting dibandhingake karo wektu relaksasi termal jaringan biologis (ing urutan ns). Kanggo jaringan biologi, kenaikan suhu sawetara derajat bakal dadi gelombang tekanan menyang saraf. Sèl-sèl gawé lara lan karusakan panas ing sel, saéngga laser femtosecond bisa entuk perawatan tanpa rasa sakit lan tanpa panas. Laser Femtosecond nduweni kaluwihan energi sing kurang, karusakan cilik, akurasi dhuwur lan posisi sing ketat ing ruang telung dimensi, sing bisa nyukupi kabutuhan khusus ing lapangan biomedis kanthi maksimal. Laser femtosecond digunakake kanggo nambani untu kanggo entuk saluran sing resik lan rapi tanpa karusakan pinggiran, ngindhari pengaruh stres mekanik lan stres termal sing disebabake dening laser pulsa dawa (kayata Er:YAG), kalsifikasi, retak lan permukaan kasar. Nalika laser femtosecond ditrapake kanggo nglereni nggoleki jaringan biologi, luminescence plasma sajrone interaksi laser femtosecond karo jaringan biologi bisa dianalisis kanthi spektrum, lan jaringan balung lan jaringan balung rawan bisa diidentifikasi, supaya bisa nemtokake lan ngontrol apa dibutuhake ing proses perawatan bedhah Energi pulsa. Teknik iki penting banget kanggo operasi saraf lan tulang belakang. Laser femtosecond kanthi dawa gelombang 630-1053nm bisa nindakake pemotongan bedah non-termal sing aman, resik, presisi dhuwur lan ablasi jaringan otak manungsa. Laser femtosecond kanthi dawa gelombang 1060nm, jembaré pulsa 800fs, frekuensi pengulangan pulsa 2kHz, lan energi pulsa 40μJ bisa nindakake operasi pemotongan kornea kanthi tliti dhuwur lan resik. Laser Femtosecond nduweni karakteristik ora ana karusakan termal, sing penting banget kanggo revascularization miokardium laser lan angioplasti laser. Ing taun 2002, Pusat Laser Hannover ing Jerman nggunakake laser femtosecond kanggo ngrampungake produksi terobosan struktur stent vaskular ing bahan polimer anyar. Dibandhingake karo stent stainless steel sadurungé, stent babagan pembuluh darah iki nduweni biokompatibilitas apik lan kompatibilitas biologi. Degradabilitas penting banget kanggo perawatan penyakit jantung koroner. Ing uji klinis lan bioassays, teknologi laser femtosecond bisa kanthi otomatis ngethok jaringan biologi organisme ing tingkat mikroskopis, lan entuk gambar telung dimensi kanthi definisi dhuwur. Teknologi iki penting banget kanggo diagnosa lan perawatan kanker lan sinau mutasi genetik 368 kewan. Ing bidang rekayasa genetika. Ing taun 2001, K.Konig saka Jerman nggunakake Ti:Sapphirelaser femtosecondkanggo nindakake operasi skala nano ing DNA manungsa (kromosom) (jembaré nglereni minimal 100nm). Ing taun 2002, U.irlapur lan Koing nggunakake alaser femtosecondkanggo nggawe micropore sing bisa dibalik ing membran sel kanker, lan banjur ngidini DNA mlebu ing sel liwat bolongan iki. Mengko, wutah sel dhewe nutup bolongan, saéngga kasil nggayuh transfer gen. Teknik iki nduweni kaluwihan saka linuwih dhuwur lan efek transplantasi sing apik, lan penting banget kanggo transplantasi materi genetik asing menyang macem-macem sel kalebu sel stem. Ing bidang rekayasa sel, laser femtosecond digunakake kanggo nggayuh operasi nano-surgery ing sel urip tanpa ngrusak membran sel. Teknik operasi laser femtosecond iki nduweni makna positif kanggo riset terapi gen, dinamika sel, polaritas sel, resistensi obat, lan komponen sel sing beda lan struktur heterogen subselular. Ing bidang komunikasi serat optik, wektu nanggepi bahan piranti optoelektronik semikonduktor minangka "bottleneck" sing mbatesi komunikasi serat optik kacepetan super-komersial. Aplikasi teknologi kontrol koheren femtosecond ndadekake kacepetan saklar optik semikonduktor tekan 10000Gbit / s, sing pungkasane bisa tekan watesan teori mekanika kuantum. . Kajaba iku, teknologi wangun gelombang Fourier saka pulsa laser femtosecond ditrapake kanggo komunikasi optik kapasitas gedhe kayata multiplexing divisi wektu, multiplexing divisi dawa gelombang lan akses kaping divisi kode, lan tingkat transmisi data 1Tbit / s bisa dipikolehi. Ing lapangan Processing Ultra-apik, efek poto-fokus kuwat sakalaser femtosecondpulsa ing media transparent ndadekake titik fokus laser luwih cilik saka watesan difraksi, nyebabake mikro-bledosan nang materi transparent kanggo mbentuk piksel stereo karo diameteripun sub-micron. Nggunakake cara iki, Kapadhetan dhuwur panyimpenan optik telung dimensi bisa dileksanakake, lan Kapadhetan panyimpenan bisa tekan 10 ^ 12bits / cm3. Lan bisa mujudake maca data kanthi cepet, nulis, lan akses acak data paralel. Crosstalk antarane lapisan bit data jejer cilik banget, lan teknologi panyimpenan telung dimensi wis dadi arah riset anyar ing pangembangan teknologi panyimpenan massal saiki. Waveguides optik, beam splitters, coupler, etc. minangka komponen optik dhasar saka optik terpadu. Nggunakake laser femtosecond ing platform pangolahan sing dikontrol komputer, pandu gelombang optik rong dimensi lan telung dimensi bisa digawe ing sembarang posisi ing materi. , Beam splitter, coupler lan piranti fotonik liyane, lan bisa ditambah karo serat optik standar, nggunakake laser femtosecond uga bisa nggawe 45 ° mikro-mirror nang kaca photosensitive, lan saiki sirkuit optik dumadi saka 3 internal mikro-mirror wis diprodhuksi. , Bisa nggawe balok muter 270 ° ing area 4mmx5mm. Luwih ilmiah, para ilmuwan ing Amerika Serikat bubar nggunakake laser femtosecond kanggo nggawe pandu gelombang optik gain dawane 1cm, sing bisa ngasilake gain sinyal 3dB / cm cedhak 1062nm. Serat Bragg grating nduweni karakteristik pilihan frekuensi efektif, gampang kanggo pasangan karo sistem komunikasi serat lan mundhut kurang. Mulane, iku nuduhake karakteristik transmisi sugih ing domain frekuensi lan wis dadi hotspot riset piranti serat optik. Ing taun 2000, Kawamora K et al. digunakake loro interferometri laser femtosecond inframerah kanggo njupuk gratings holographic relief lumahing kanggo pisanan. Mengko, kanthi pangembangan teknologi lan teknologi produksi, ing taun 2003 Mihaiby. S et al. digunakake Ti: Sapphire femtosecond pulses laser digabungake karo nul-urutan piring phase kanggo diwenehi termenung Bragg gratings ing inti saka serat komunikasi. Nduwe sawetara modulasi indeks bias sing dhuwur lan stabilitas suhu sing apik. Kristal fotonik minangka struktur dielektrik kanthi modulasi périodik indeks bias ing antariksa, lan periode owah-owahane padha karo magnitudo dawa gelombang cahya. Piranti kristal fotonik minangka piranti anyar sing ngontrol panyebaran foton, lan wis dadi hotspot riset ing bidang fotonik. Ing taun 2001, Sun H B et al. digunakake laser femtosecond kanggo fabricate kristal fotonik karo kisi-kisi sewenang-wenang ing kaca silika germanium-doped, kang individu bisa milih atom individu. Ing taun 2003, Serbin J et al. nggunakake laser femtosecond kanggo ngindhuksi polimerisasi rong foton saka bahan hibrida anorganik-organik kanggo entuk mikrostruktur telung dimensi lan kristal fotonik kanthi ukuran struktur kurang saka 200nm lan periode 450nm. Laser Femtosecond wis entuk asil terobosan ing bidang pangolahan piranti mikrofotonik, supaya konektor arah, saringan bandpass, multiplexer, saklar optik, konverter panjang gelombang, lan modulator bisa diproses ing "chip" puteran gelombang cahaya Planar kanthi komponen liyane. Nggawe dhasar kanggo piranti fotonik kanggo ngganti piranti elektronik. Teknologi Photomask lan litografi minangka teknologi utama ing bidang mikroelektronik, sing ana hubungane langsung karo kualitas lan efisiensi produksi produk sirkuit terpadu. Laser Femtosecond bisa digunakake kanggo ndandani cacat saka photomask, lan jembaré baris didandani bisa tekan akurasi kurang saka 100nm. Inglaser femtosecondteknologi nulis langsung bisa digunakake kanggo cepet lan èfèktif gawé photomasks kualitas dhuwur. Asil kasebut penting banget kanggo mikro Pangembangan teknologi elektronik penting banget.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
