Prof . qiu min na univerzi Westlake je uspešno razvila novo vrsto homogenega silicijevega karbida (4H-SIC) Superlens, ki ponuja povsem novo rešitev problema termičnega premika pri obdelavi laserja z visoko močjo .
V primerjavi z običajnimi komercialnimi objektivnimi lečami superleni ne morejo samo doseči difrakcijskega omejenega fokusa, ampak tudi ohranja stabilno delovanje pri dolgotrajnem laserskem obsevanju z visoko močjo, kar na skorajda ne vpliva na toplotno absorpcijo .
Materiali 4H-SIC so pritegnili pozornost za njihove odlične lastnosti: visoka prepustnost in indeks loma za optiko, visoko toplotno prevodnost za toplotno upravljanje ter visoka trdota in odpornost na mehanske lastnosti . Te lastnosti so idealen material za visoko zmogljivost in visoko močne naprave .
Novi Superleni uporabljajo visoke toplotne prevodnosti in značilnosti nizke izgube materiala 4H-SIC, da učinkovito zavirajo učinek toplotnega premika in se znebite zanašanje na kompleksne hladilne sisteme .
This technological breakthrough not only provides key support for high-power laser systems, but also brings new possibilities for precision instrument manufacturing, polar exploration, aerospace and many other fields. Especially in the field of extremely high requirements for processing accuracy and surface quality, 4H-SiC superlens can play an important role in providing more efficient and compact solutions for high-power laser applications.
1. Nova ideja za reševanje problema toplotnega premika laserjev z visoko močjo
V naključnem srečanju so raziskovalci opazili trnovo težavo, ki ga običajno najdemo v proizvodnji podjetij: med nenehnim delovanjem laserske natančnosti moči na proizvodni liniji bo objektivna leča deformirala svoje notranje optične elemente zaradi neprekinjenega termičnega kopičenja, ki bo na koncu vplivala na obliko obdelave in konsistenco .
To je zato, ko z visoko intenzivno lasersko svetlobo udari v optično napravo, material absorbira nekaj svetlobne energije in jo pretvori v toploto . za materiale, kot sta silicijev oksid (kremen) in kalcijev fluorid (fluorit), ki imata nizko toplotno prevodnost, je težko učinkovito izvajati toploto in na časovno učinkovito izvajati toploto in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na način, ki je težko učinkovito izvajati toploto in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na časovno učinkovito izvajanje toplote in na način, da se na časovno učinkovite naprava .
Za rešitev te težave je skupina pripravila prozorno 4H-SIC material kot posebne superlene . naprava je tanjša od kovanca z enim dolarjem, njegova površina
"Zahvaljujoč visokemu indeksu refrakcije materiala iz silicijevega karbida smo lahko manipulirali s fazo svetlobe valovne fronte z uglasitvijo velikosti nanopilarjev, da smo dosegli fokusno funkcijo, ki je primerljiva s komercialnimi lečami . v kombinaciji z odlično toplotno prevodnostjo, ki je boljša naprava, ki je boljša toplotna disipacija, ki je v kombinaciji s topno toplotno disipacijo realiziran v tanjši in lažici. Botao opisuje .
Slika 丨 4H-SIC Supertlens (levo) in SEM karakterizacija (desno) (Vir: Botao Chen)
2. Eksperimentalno preverjanje odlične toplotne stabilnosti
V poskusu so raziskovalci simulirali industrijski scenarij v resničnem življenju z obsevanjem objektivne leče Mitutoyo mikroskop (vodilni komercialni objektivni objektiv v industriji) in 4H-SIC Supertlens, ki jih je ekipa razvila z močnim laserjem hkrati .
Rezultati kažejo, da se je pod 15- watt 1030- nm pulzirano lasersko obsevanje za eno uro, temperatura 4H-SIC superlenov zvišala za samo 3 . 2 stopinj, in premik ostrenja je bil le desetino od običajnega objektivnega objektiva.
Tradicionalna metoda odvajanja toplote je ponavadi namestitev hladilnega obroka zunaj objektivne leče, da se naprava odstrani s kroženjem hladilne vode . ne samo, da je ta raztopina kompleksna in draga, tudi znatno poveča porabo energije in potrebuje emisije ogljika, za ohranitev dodatnih sistemov, s katerimi lahko ohranijo dodatne sisteme, ki vodijo napravo za vodenje vode {{2}
V nasprotju s tem predlagana rešitev ekipe odpravlja potrebo po vseh komponentah za odvajanje toplote, tako da preprosto pritrdi superlene na ogledalo in uporabi visoko učinkovit prenos toplote v trdnem stanju za hitro izvoz toplote . to ne omogoča samo neprekinjenega in stabilnega delovanja, ampak tudi močno poenostavi zahteve za uporabo in vzdrževanje..
Slika 丨 Shematski diagram učinka toplotnega premika 4H-SIC Supertlens (levo) in običajnega objektivnega objektiva (desno)
3. premagovanje izzivov obdelave in premik k množični proizvodnji
Kot material z visoko trdoživo s trdoto MOHS, ki je druga le do diamanta, je silicijev karbid izredno težko obdelati ., čeprav se je uporabljal v čipih z veliko močjo za nova energetska vozila, se dvodimenzionalne tranzistorje bistveno razlikujejo od mikro- in nano-optičnih naprav s tridimenzionalnimi strukturami.
"Moramo obdelati na stotine milijonov majhnih sto stebrov v velikosti na območju na območju velikosti polovice kovanca . ne le, da morajo biti ti nanopilarji tanki in globoki z dosledno obliko, ampak je potrebna natančnost poravnave, ki je izjemno visoka, kar je dodalo težave pri obdelavi {{3}" "
Fotografija 丨 Qiu min's Group Fotografija
Omeniti velja, da je ekipa sprejela proces obdelave mikro-Nano, ki je združljiv z množično proizvodnjo .} Qiu Min več kot 20 let tehničnega kopičenja na področju mikro-nano optoelectronics je postavil trdne temelje za to raziskavo .
V procesu raziskovanja procesa obdelave so raziskovalci v celoti razmislili o uporabi znanstvenih rezultatov raziskav in povpraševanja na trgu, zato mora biti amplituda naprave dovolj velika, da uresniči popolno zamenjavo tradicionalnih objektivnih leč ., ki temelji na prejšnjem kopičenju tehnologije, so izboljšali ta proces obdelave in izdali izdelke za dodatno resničnost stekla .}}}}}}}}}}
Currently, the researchers have produced a variety of silicon carbide superlenses for different needs, and have developed a detailed program dedicated to the direction of low cost and high yield. According to the report, this unique process has been applied to several cooperative enterprises. In addition, the team is also working with several institutions to promote the continued development of this technology.
