Профессор . Группа Qiu Min в Университете Вестлейка успешно разработала новый тип однородного карбида кремния (4H-SIC), который обеспечивает совершенно новое решение проблемы теплового дрейфа в мощной лазерной обработке.}}
По сравнению с обычными коммерческими объективными линзами, Superlens не только способны достичь сфокусированной на дифракции, но и сохраняет стабильные характеристики при длительном мощном лазерном излучении, которое фактически не зависит от термического поглощения .
4H-SIC Материалы привлекли внимание к их превосходным свойствам: высокий показатель коэффициента пропускания и преломления для оптики, высокая теплопроводность для теплового управления, а также высокая твердость и сопротивление царапинам для механических свойств . Эти свойства делают его идеальным материалом для высокопроизводительной оптики и высоких энергетических устройств .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
Новые Superlens используют высокую теплопроводность и характеристики низкой потерь материала 4H-SIC, чтобы эффективно подавлять эффект теплового дрейфа и избавиться от зависимости от сложных систем охлаждения .
Этот технологический прорыв не только обеспечивает ключевую поддержку для высокопроизводительных лазерных систем, но и приносит новые возможности для производства точных приборов, полярного исследования, аэрокосмической промышленности и многих других полей ., особенно в области чрезвычайно высоких требований для точности обработки и качества поверхности, 4H-SIC Superlens может играть важную роль в обеспечении более эффективных и компромиссионных Solutions для HighPopation Laser Laser yaser emer.
1. Новая идея для решения проблемы термического дрейфа высокопроизводительных лазеров
В случайной встрече исследователи заметили террвирующую проблему, обычно встречающуюся в производстве предприятий: во время непрерывной работы высокопроизводительной точной точности на производственной линии объектив будет деформировать свои внутренние оптические элементы из-за непрерывного теплового накопления, что в конечном итоге повлияет на форму обработки и консистенцию.}}}
Это связано с тем, что при высокоинтенсивном лазерном свете наносится оптическое устройство, материал поглощает некоторую энергию света и преобразует его в тепло . для таких материалов, как оксид кремния (кварц) и фторид расчета (флуорит), которые имеют низкую теплопроводность, это сложно выполнять 2 и в целом, что в целом, в рамках, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах, в пределах.
Чтобы решить эту проблему, группа подготовила прозрачный материал 4H-SIC в качестве специальных суперлентных ., устройство тоньше, чем монета с одной долларов, а ее поверхность покрыта сотнями миллионов нанопиллеров с диаметром около 200-400 нанометров и глубины около 1 микрона.}}}}}}}}}}}}
«Благодаря высокому преломлению показателя кремниевого карбида материала, мы смогли манипулировать фазой света волновой фронта, настраивая размер нанопиллеров для достижения функции фокусировки, сравнимой с функцией коммерческих линз. в сочетании с превосходной термопроводностью самого материала, лучшее рассеянное тепловое характеристик описывает .
Рисунок 丨 4H-SIC Superlens (слева) и SEM Характеристика (справа) (Источник: Ботао Чен)
2. Экспериментальная проверка превосходной тепловой стабильности
В эксперименте исследователи смоделировали реальный промышленный сценарий, облучая объектив Mitutoyo Microscope (ведущий коммерческий объектив в отрасли) и 4H-SIC Superlens, разработанные командой с мощным лазером, одновременно.}}}}}}}}}}}}}}
Результаты показывают, что под 15- watt, 1030- нм облучение лазерным лазерным облучением в течение одного часа, температура суперлена 4H-SIC увеличилась только на 3 . 2 градуса, а фокус-сдвиг составляла только одну десятую от температуры общепринятого объектива.
Традиционный метод рассеивания тепла, как правило, предназначен для установки кольца водяного охлаждения за пределами объективного линзы, чтобы удалить тепло, поглощаемое устройством, циркулируя охлаждающую воду . не только сложным и дорогостоящим, но и значительно увеличивает потребление энергии и выбросы углерода и требует дополнительных систем для поддержания устройства с водяным кругом . и требует дополнительных систем для поддержания устройства с водой}}} и требует дополнительных систем для поддержания устройства с водой}}} и требует дополнительных систем для поддержания устройства для водяного охлаждения . и требует дополнительных систем для поддержания управления водяным кругом.
Напротив, предложенное команда решение устраняет необходимость в любых компонентах рассеяния тепла, просто устанавливая суперленты на зеркальной раме и используя высокоэффективную теплообмен твердого состояния для быстрого экспорта тепла . Это не только позволяет непрерывная и стабильная работа, но также значительно упрощает использование и обслуживание.}}}}
Рис.
3. преодоление проблем обработки и перемещение к массовому производству
В качестве материала с высокой жесткостью с твердостью MOHS, второго только с бриллиантом, кремниевый карбид чрезвычайно трудно обработать ., хотя он использовался в мощных чипах для новых энергетических транспортных средств, двумерные транзисторы значительно отличаются от микроэнергетических и нанооптических устройств с трехмерными структурами.}}}}}}}}
«Нам нужно обработать сотни миллионов небольших столбов сотни нанометра в области размером с половину монеты . не только эти нанопилляры должны быть тонкими и глубокими с последовательной формой, но и точность выравнивания должна быть чрезвычайно высокой, добавляя сложность обработки {3}»,-сказал Чен Ботао {4} {4}
Фото 丨 Qiu Min's Group Photo
Стоит отметить, что команда приняла процесс обработки микронано, который совместим с массовым производством . Группы Qiu Min более 20 лет технического накопления в области микронано-оптоэлектроники заложила прочную основу для этого исследования.
В процессе изучения процесса обработки исследователи полностью рассмотрели применение результатов научных исследований и рыночного спроса, поэтому амплитуда устройства должна быть достаточно большой, чтобы реализовать полную замену традиционных объективных линз . на основе предыдущего накопления технологии, они улучшили этот процесс обработки и выпущенные продукты для расширенной реальности.}}}}
В настоящее время исследователи создали различные суперлины карбида кремния для различных потребностей и разработали подробную программу, посвященную направлению низкой стоимости и высокой доходности . Согласно отчету, этот уникальный процесс был применен к нескольким кооперативным предприятиям.
