Сегодня 24 февраля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Японцы в 10 раз увеличили мощность полупроводникового лазера — теперь он способен резать металл

Группа японских учёных из Университета Киото разработала технологию масштабирования фотонно-кристаллических лазеров с поверхностным излучением (PCSEL). Опытный полупроводник обеспечил мощность лазера на уровне 50 Вт или до 10 раз больше, чем ранее. Этого уже достаточно для использования таких лазеров в металлообработке, что упростит и удешевит создание металлорежущих лазерных станков и линий.

 Источник изображений: Susuma Noda

Источник изображений: Susuma Noda

Сегодня в металлообработке используются волоконные или газовые лазеры, что делает станки громоздкими, слабоуправляемыми и дорогими. Если использовать для этих целей полупроводниковые лазерные диоды, то можно значительного удешевить оборудование и сделать его компактнее. Не менее важна и простота управления полупроводниковым лазером — резка с его помощью показывает чудеса гибкости.

 Обычный лазер на фотонном кристалле

Обычный лазер на фотонном кристалле

До сих пор лазеры на основе фотонных кристаллов PCSEL изготавливались сравнительно маломощными с размерами излучающей поверхности до 1 мм. В общем случае структура такого лазера включает в себя полупроводниковый лист с регулярно расположенными нанометровыми отверстиями. Подобная структура за счёт преломления и отражения света подавляет ненужные колебания (моды) и усиливает нужные, образуя согласованный поток фотонов с относительно большой площади излучателя в виде лазерного луча. Для получения более мощного лазера с излучением с большей площади поверхности кристалла есть два барьера: растущее в объёме полупроводника тепло, которое сбивает все настройки (меняет коэффициент преломления и дальше по списку), а также потеря фокуса.

 Улучшенная структура наноотверстий для увеличения эффективной площади лазера

Улучшенная структура наноотверстий для увеличения эффективной площади лазера PCSEL

После многих лет исследования японцы сумели таким образом подобрать регулярные отверстия в полупроводнике, чтобы свет с большой площади оставался когерентным и не терял фокус. Также была решена проблема терморегуляции. В целом для этого в лист полупроводника были добавлены регулярные овальные отверстия и тщательно выверены их форма и размеры. В итоге получилось создать лазер PCSEL размерами 3 мм, что в десять раз больше площади предыдущих разработок. Как уверяют учёные, подобный подход позволит создать лазеры PCSEL размерами до 10 мм и со временем выпустить полупроводниковый лазер мегаваттного уровня.

Наконец, современные лазеры PCSEL изготавливаются методом электронно-лучевой литографии, когда рисунок на полупроводниковой подложке создаёт бегущий по ней электронный луч. По этому же принципу работали телевизоры и мониторы на электронно-лучевых трубках. Такой процесс очень точный, но медленный. Для изготовления PCSEL большой площади японцы предлагают использовать метод нанопечати, что для выпуска регулярных структур весьма разумно. Изготавливается матрица и затем с её помощью делаются оттиски на кремниевой пластине (на фоторезисте) — элементарная штамповка только на наноуровне. Японские компании как раз специализируются на таком типе печати полупроводников. Будет быстро и недорого, хотя там есть свои нюансы.

Добиться масштабирования с 1 мм до 3 мм — это показатель того, что успех достижим, считают учёные, хотя дальнейшее масштабирование может оказаться не таким простым.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
X открыла аудио- и видеозвонки для всех пользователей, а не только для платных 4 ч.
Суд одобрил признание Binance вины и штраф в размере $4,3 миллиарда 4 ч.
Илон Маск намекнул на запуск почтовой службы XMail 4 ч.
Google привела аргументы против обвинений в монополизации рынка поисковиков 9 ч.
«Такая же грандиозная, увлекательная и красивая, какой вы её помните»: скриншоты, подробности и сроки выхода Age of Mythology: Retold 16 ч.
Новая статья: Banishers: Ghosts of New Eden — изгнатели дьявола. Рецензия 17 ч.
Хидетака Миядзаки встал на защиту Dark Souls 2 — самой нелюбимой фанатами игры серии 18 ч.
«Этот день настал»: культовый российский квест Sublustrum получит трёхмерный ремейк 19 ч.
Паркурный экшен Vasya Run: Ghetto Gopnik расскажет об уличном художнике посреди инопланетного вторжения — первый трейлер и подробности 21 ч.
Warner Bros. признала релиз Suicide Squad: Kill the Justice League провалом 22 ч.
Взломанные беспроводные зарядки могут плавить смартфоны и вызывать возгорания, показали исследователи 5 мин.
У Урана нашли самый крошечный спутник в Солнечной системе — ещё два небольших спутника открыли у Нептуна 49 мин.
В этом году у «Альфа-банка» появится собственный сотовый оператор 2 ч.
NVIDIA, Microsoft и другие инвестировали $675 млн в разработчика роботов-гуманоидов Figure AI 3 ч.
Зарядки старых ноутбуков Toshiba попали под отзыв из-за сильного перегрева — это может привести к пожару или ожогам 4 ч.
NVIDIA потеряла в Китае $2 млрд за квартал из-за санкций США 6 ч.
Американский модуль Nova-C завалился на бок при посадке на Луну — это мешает связи с Землёй 6 ч.
TSMC открыла в Японии первое предприятие и пообещала построить второе 8 ч.
Владельцы AR/VR-гарнитуры Apple Vision Pro жалуются на идентичную трещину на защитном стекле устройства 8 ч.
EVGA выпустила обновлённые СЖО CLCx с 2,1-дюймовым экраном и ARGB-вентиляторами 9 ч.