أول ديود ليزر ذو موجة مستمرة من الأشعة فوق البنفسجية العميقة

أول ديود ليزر ذو موجة مستمرة عميقة فوق بنفسجية
أول ديود ليزر عميق بالموجة فوق البنفسجية المستمرة - لأول مرة في العالم ، أظهر العلماء إشعاع الموجة المستمرة لصمام ثنائي ليزر فوق بنفسجي عميق في درجة حرارة الغرفة. ائتمانات: إيسي تاكاهاشي

تعاون فريق بحثي في ​​معهد المواد والأنظمة من أجل الاستدامة (IMaSS) بجامعة ناغويا ، بقيادة هيروشي أمانو الحائز على جائزة نوبل عام 2014 ، مع شركة أساهي كاسي.

من خلال هذا التعاون ، أدرك بنجاح الليزر الموجي المستمر لدرجة حرارة الغرفة لأول صمام ثنائي ليزر فوق بنفسجي عميق في العالم (أطوال موجية تصل إلى منطقة الأشعة فوق البنفسجية - ج).

تمثل هذه النتائج ، المنشورة في رسائل الفيزياء التطبيقية ، خطوة مهمة نحو الاستخدام العام لتقنية ذات إمكانية استخدامات متعددة ، مثل التعقيم والطب.

لقد مرت عقود من البحث والتطوير منذ إدخالها في الستينيات.

بعد هذه الدراسات ، تم أخيرًا تسويق ثنائيات الليزر (LDs) بنجاح لمجموعة متنوعة من التطبيقات ذات الأطوال الموجية التي تتراوح من الأشعة تحت الحمراء إلى اللون الأزرق البنفسجي. تتضمن أمثلة هذه التقنية أقراص Blu-ray التي تستخدم LDs ذات اللون الأزرق البنفسجي وأجهزة الاتصال البصري التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء LDs.

ومع ذلك ، على الرغم من جهود فرق البحث في جميع أنحاء العالم ، لم يتمكن أحد من إنشاء LDS العميق فوق البنفسجي. بعد عام 2007 ، ظهرت تقنية تشكيل ركائز نيتريد الألومنيوم (AlN) ، وهي مادة ممتازة لإنتاج فيلم نيتريد الغاليوم الألومنيوم (AlGaN) لأجهزة انبعاث ضوء الأشعة فوق البنفسجية.

بدأ فريق أبحاث البروفيسور أمانو العمل على الأشعة فوق البنفسجية العميقة في عام 2 بالشراكة مع مورد ركيزة AlN بحجم 2017 بوصة Asahi Kasei. توقف تطوير صمامات الليزر UV-C في البداية. لأنه كان من الصعب جدًا تغذية تيار كافٍ للجهاز.

ولكن في عام 2019 ، استخدم فريق الدراسة نهج المنشطات الناجم عن الاستقطاب لمعالجة هذه المشكلة بنجاح. قاموا بإنشاء طول موجي قصير UV-C LD لأول مرة باستخدام نبضات تيار قصير للدراسة. ومع ذلك ، تتطلب هذه النبضات الحالية 5,2 واط من طاقة الإدخال. كانت هذه الطاقة عالية جدًا لأنها قد تتسبب في تسخين الصمام الثنائي في وقت قصير وإيقاف التوهج ، مما يمنع إشعاع الموجة المستمرة.

تم تعديل هيكل الجهاز مؤخرًا من قبل علماء من جامعة Nagoya و Asahi Kasei ، مما قلل من القوة الدافعة اللازمة لتشغيل الليزر عند 1.1 واط فقط في درجة الحرارة المحيطة. تم اكتشاف أنه نظرًا لأن الأجهزة السابقة لم تتمكن من توفير مسارات تيار فعالة بسبب عيوب الكريستال التي تحدث في شريط الليزر ، فقد احتاجت إلى الكثير من الطاقة للعمل. ومع ذلك ، اكتشف الباحثون في هذه الدراسة أن التوتر البلوري القوي هو الذي تسبب في حدوث هذه العيوب.

لقد نجحوا في قمع العيوب ، مما وفر تدفقًا فعالًا للتيار إلى المنطقة النشطة من الصمام الثنائي لليزر وتكييف الجدران الجانبية لشريط الليزر بشكل خلاق ، مما يقلل من قوة التشغيل.

أدى مركز الأبحاث المتكامل للإلكترونيات المستقبلية ، تحويل مرافق الإلكترونيات (C-TEFs) ، وهو عبارة عن منصة تعاون أكاديمية صناعية في جامعة ناغويا ، إلى إنشاء تقنية ليزر الأشعة فوق البنفسجية الجديدة.

تتيح C-TEFs للباحثين من منظمات مثل Asahi Kasei الوصول إلى أحدث المرافق في حرم جامعة Nagoya ، مما يمنحهم الموظفين والموارد التي يحتاجون إليها لإنشاء أجهزة موثوقة وعالية الجودة.

Ziyi ، عضو فريق البحث ، كان طالبًا في السنة الثانية في Kasei عندما تم تأسيس المشروع. قال في مقابلة: "أردت أن أفعل شيئًا فريدًا. كان يعتقد أن الصمام الثنائي الليزري فوق البنفسجي العميق كان مستحيلًا في ذلك الوقت ، لكن البروفيسور أمانو أخبرني ، "لقد أنجزنا الليزر الأزرق ، والآن حان وقت الأشعة فوق البنفسجية."

يمثل هذا العمل علامة فارقة في التطوير العملي وتطبيق ليزر أشباه الموصلات عبر جميع نطاقات الطول الموجي. في المستقبل ، يمكن استخدام UV-C LDs في المعالجة بالليزر عالية الدقة ، وقياس الجسيمات ، واكتشاف الفيروسات ، وتحليل الغازات.

وأشار تشانغ إلى أن تطبيق تكنولوجيا التعقيم "يمكن أن يكون ثوريا". "على عكس طرق التعقيم الحالية غير الفعالة من حيث الوقت ، يمكن لليزر تطهير مناطق شاسعة في وقت قصير وعلى مسافات طويلة." يمكن للممرضات والجراحين الذين يحتاجون إلى غرف عمليات معقمة ومياه الصنبور الاستفادة بشكل خاص من هذه التقنية.

المصدر: phys-org

Günceleme: 27/11/2022 12:55

إعلانات مماثلة

كن أول من يعلق

Yorumunuz