01 Treoir Pháipéir
Tá ábhair thrédhearcacha (cosúil le gloine agus sapphire) fíor-riachtanach i dtionscal agus i dtaighde ceannródaíoch mar gheall ar a n-airíonna fisiciceimiceacha sármhaithe. Mar sin féin, is dúshlán céad bliain d’aois an phróiseáil mheicniúil a bhí acu mar gheall ar a gcruasacht ard agus a dtréithe bandáil ard. Thug teacht na léasair femtosecond réabhlóid ar mhodhnú inmheánach agus ar phróiseáil ábhar trédhearcach, ach bhí fadhbanna cosúil le luas próiseála mall agus so-ghabhálacht i leith damáiste struis i gcónaí ina scrogaill a chuir srian lena bhfeidhmchláir thionsclaíocha (amhail an riachtanas de 1000 poll in aghaidh an tsoicind do ghloine trí-mhonarú poill). Tugann an páipéar seo modh nua isteach chun druileáil ultra-tapa a dhéanamh ar ábhair thrédhearcacha a bhaintear amach trí excitation leictreonach neamhbhuan, le luasanna próiseála feabhsaithe milliún uair i gcomparáid le teicnící traidisiúnta druileála tionchair.
02 Forbhreathnú ar an Téacs Iomlán
Molann an staidéar teicníocht ar a dtugtar 'ionsú léasair roghnaíoch Bessel neamhbhuan'. Ar an gcéad dul síos, déantar léasair picosecond a dháileadh go Gaussach a mhúnlú ina léas Bessel, rud a d'fhéadfadh cruthú bealaí excitation leictreoin fada aonfhoirmeacha, nó 'filiméid léasair', a spreagadh le minicíocht amháin in ábhair thrédhearcacha. Cruthaíonn foirmiú an chainéil seo athrú meandarach ar airíonna optúla an ábhair ar an scála picosecond go nanosecond, ag claochlú ó inslitheoir go staid cosúil le staid leath-mhiotail, le méadú suntasach ar an gcomhéifeacht ionsúcháin. Ag an am céanna, déanann na filiméid léasair fuinneamh léasair fada bíogach microsecond a ionsú go héifeachtach agus go haonfhoirmeach, ag téamh láithreach an t-ábhar laistigh den chainéal go dtí an pointe galú agus bainte. Seachnaíonn an modh seo go cliste na héifeachtaí sciath frithchaitheamh plasma a fheictear i bpróiseáil léasair ard-déine traidisiúnta. I ndeireadh na dála, i ndeicheanna de mhicrea-soicindí, is féidir poll ardcháilíochta le trastomhas de thart ar 3.1 miocrón agus cóimheas doimhneachta go dtí 322 a chruthú i ngloine Grianchloch 1mm ar thiús, gan aon chomhnascadh nó micreascannáin.
03 Anailís ghrafach
Taispeánann Figiúr 1 (A) dearadh an chosáin optúil, áit a ndéantar bíog de léasair picosecond agus bíog de léasair micresecond a mhúnlú isteach i léasaí Bessel faoi seach ag priosma aiseach, ansin comh-aiseach trí scoilteoir léasa agus dírithe ar shampla ábhar trédhearcach. Nochtann Fíor 1 (B) an próiseas fisiceach le linn meaisínithe: Céim a haon, ionduchtaíonn an léasair picosecond cainéal excitation leictreon fada agus aonfhoirmeach taobh istigh den ábhar; Céim a dó, déantar an fuinneamh léasair microsecond ina dhiaidh sin a ionsú go roghnach ag an gcainéal seo, baintear an t-ábhar go meandrach agus go haonfhoirmeach amach, agus ar deireadh cruthaítear poll trí-le cóimheas ardghnéithe.
Léiríonn Fíor 2 an croí-mheicníocht fhisiciúil go hintuigthe trí theicneolaíocht íomháithe taiscéalaithe a chaidéil. Cothaíonn cuisle Bessel le leithead bíge 5 ps filiméid laistigh den ghloine Grianchloch, rud a ligeann do fhoirmiú cobhsaí cainéal excitation aonfhoirmeach níos mó ná 1 mm ar fhad laistigh de 10 ps. Níos tábhachtaí fós, is féidir leis an gcainéal seo, a bhfuil comhéifeacht ard ionsúcháin aige, a bheith ann go cobhsaí ar feadh 1.8 ns ar a laghad, i bhfad níos faide ná an t-am scíthe laitíse leictreon, ag coinneáil an plasma i riocht ardfhuinnimh agus ag soláthar coinníollacha leordhóthanacha chun go n-ionsú go roghnach bíoga micreasecondacha ina dhiaidh sin.
Taispeánann Figiúr 3 deilbhíocht an mhicrealeibhéil phoill. I ngloine Grianchloch 1mm tiubh, ní thógann sé ach 20 miocrón soicind chun poll trí{5}} le trastomhas de thart ar 3.1 µm a phróiseáil, a bhfuil cóimheas doimhneachta go-chomh hard le 322. Léiríonn an taobh-amharc go bhfuil an cainéal díreach agus gan barrchaolú, le ballaí poll mín atá saor ó bhruscar nó ó mhicreathshreanga. Trí leithead pulse an léasair microsecond a choigeartú, is féidir trastomhas an poll a choigeartú go pointe áirithe freisin.
Léiríonn Fíor 4 uilíocht agus cumas feidhme tionsclaíoch na teicneolaíochta seo. Chomh maith le gloine Grianchloch, cuireadh an modh seo i bhfeidhm go rathúil ar ábhair thrédhearcacha éagsúla a úsáidtear go coitianta ar nós gloine borosilicate agus gloine aoil sóid. Tríd an léasair a shocrú agus ardán ardluais a úsáid, is féidir éifeachtacht shár-ard de 1,000 poll in aghaidh an tsoicind a bhaint amach, rud a tháirgeann na mílte éide go hiontaofa trí -eagair phoill.
04 Achoimre
Tá nuálaíocht bainte amach ag an taighde san Airteagal seo i réimse na próiseála léasair trí theicneolaíocht excitation leictreonach neamhbhuan. Tríd an dá phróiseas fisiceacha de 'excitation leictreon' agus 'bhaint ábhair' a scaradh go cliste, agus iad a shannadh do dhá chuas léasair comhordaithe ama de picoseconds agus microseconds, d'éirigh leis na fadhbanna bunúsacha a bhaineann le luas mall agus úsáid ísealfhuinnimh i bpróiseáil léasair ultrafast traidisiúnta a shárú, rud a chuir leis an éifeachtúlacht druileála milliún uair. Ní hamháin go gcuireann an teicneolaíocht seo ar chumas an chóimheas ultra-tapa, ard-cháilíochta, agus ard-ghné trí-déantúsaíocht phoill in ábhair thrédhearcacha milliméadar, ach léiríonn sí a uilíocht thar ábhair éagsúla agus an poitéinseal ollmhór maidir le táirgeadh ar scála mór. Táthar ag súil go mbeidh tionchar as cuimse ag an dul chun cinn seo i réimsí mar phacáistiú leathsheoltóra, feidhmeanna bithleighis, agus taighde eolaíoch ceannródaíoch.
