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 🔥
Британский хакер, специалист по подмене сим-карт, арестован за взломы криптокошельков 6 ч.
В iOS 18 можно заменить «Привет, Siri» на любую другую фразу 6 ч.
Меню «Пуск» и панель задач Windows 11 получат больше возможностей настройки 15 ч.
«Замечательный ранний доступ»: комикс-шутер про гангстеров Fallen Aces стартовал в Steam с рейтингом 98 % 20 ч.
Функция Recall в Windows 11 научилась анализировать содержимое рабочего стола по запросу пользователя 24 ч.
Новая статья: Nine Sols — пушистый и смертоносный. Рецензия 16-06 00:03
В игре Lunar Landing нашли ошибку спустя 55 лет после выпуска 15-06 15:34
В драйвере Wi-Fi для Windows нашли уязвимость, позволяющую удалённый запуск кода без участия пользователя 15-06 14:11
Корпоративный мессенджер Slack заморозит учётные записи россиян из-за санкций США 15-06 13:22
«Шаг назад для европейских инноваций»: Meta отложила запуск ИИ-бота в Европе 15-06 12:10
Kioxia впервые за 20 месяцев перестала сокращать объёмы выпуска флеш-памяти 4 мин.
Планшет AGM PAD P2 ACTIVE с 10,95-дюймовым экраном и защитным чехлом поступил в продажу 2 ч.
TSMC поднимет цены на 3-нм чипы на 5 %, а передовая упаковка чипов CoWoS подорожает на 20 % в следующем году 3 ч.
Cerebras и Dell предложат заказчикам современные ИИ-платформы 3 ч.
Смартфоны Cubot X90 и Cubot A10 поступят в продажу 17 июня 4 ч.
Поддержка пересылки СМС через спутник в iOS 18 позволит Apple сделать эту услугу платной 5 ч.
Новая статья: Обзор PCIe 5.0-накопителя Patriot Viper PV553: дозревший Phison E26 12 ч.
Дата-центры для ИИ обещают принести немало выгоды: лидером роста в глобальном REIT-индексе Bloomberg стала австралийская Goodman Group 14 ч.
Asetek растеряла клиентов на СЖО и предупреждает о грядущем падении выручки 17 ч.
Холодный приём: новый национальный суперкомпьютер Норвегии разместят в руднике и охладят водой из фьорда 19 ч.