Японски специалисти десеторно увеличиха мощността на полупроводников лазер и сега той може да реже метал
Екип от японски учени от университета в Киото е създал технология за мащабиране на фотонно-кристални лазери с незадълбочено лъчение (PCSEL). Експерименталният полупроводников детайл е обезпечил лазерна мощ от 50 W или до 10 пъти повече от досегашните достижения. Това към този момент е задоволително, с цел да потреблението на такива лазери в металообработката, което ще направи по-лесно и по-евтино построяването на металорежещи лазерни машини и поточни линии.
Днес в металообработката се употребяват фибро- или газови лазери, което прави оборудването обемисто, зле следено и скъпо. Ако за тази цел се употребяват полупроводникови лазерни диоди, оборудването може да стане доста по-евтино и по-компактно. Също толкоз значимо е и лесното ръководство на полупроводниковия лазер – рязането с него демонстрира чудеса от позиция на гъвкавостта.
Досега лазерите, основани на фотонни кристали PCSEL, се произвеждаха като лазери с релативно ниска мощ и повърхност на излъчващата повърхнина единствено до 1 mm. По принцип структурата на подобен лазер включва полупроводников лист с отмерено подредени нанометрови отвори. Тази конструкция потиска нежеланите съмнения посредством изкривяване и отразяване на светлината и усилва нужните съмнения, с цел да се образува кохерентен вързоп фотони под формата на лазерен лъч от относително огромна излъчваща повърхнина. Съществуват две спънки за приемане на по-мощен лазер с лъчение от по-голяма повърхнина на кристала: възходящата топлота в размера на полупроводника, която срутва всички настройки и загубата на фокуса.
След дългогодишни проучвания японците съумяха да подберат вярното разположение на отворите в полупроводника, тъй че светлината от по-голямата повърхност да остане кохерентна и да не губи фокус. Проблемът с терморегулацията също е решен. За задачата към полупроводниковия лист са добавени равномерни овални отвори, като формата и размерът им са деликатно следени. Резултатът е PCSEL лазер с размери 3 mm, което е 10 пъти повече от предходните планове. Учените твърдят, че този метод ще даде опция за основаването на PCSEL лазери с размер до 10 мм, а след време ще бъде създаден полупроводников лазер с мощ от един мегават.
И най-после, актуалните PCSEL лазери се създават посредством електроннолъчева литография, при която шаблонът върху полупроводниковия субстрат се основава от преминаващ през него електронен лъч. Телевизорите и мониторите с електронно-лъчеви тръби употребяват същия принцип. Този развой е доста акуратен, само че муден. За изработването на PCSEL с огромна повърхност японците оферират развой на нанопринтиране, който е уместен за производството на верни структури. Те създават матрица и по-късно я употребяват, с цел да вършат отпечатъци върху силициевата пластина (върху фоторезист) – обикновено щамповане единствено че в нано-мащаб. Японските компании са профилирани единствено в този тип печатане на полупроводници.
