فريق جامعة ويستليك يقوم بتطوير الميتالينات السيكية الجديدة مع قدرات إدارة حرارية واعدة لأنظمة الليزر عالية الطاقة

مجموعة البحث التي يقودها البروفيسور مين تشيو في جامعة ويستليك قد نجحت في تطوير مادة جديدة متجانسة 4H-SiC (كربيد السيليكون)تقدم حلًا فريدًا لمعالجة الانجراف الحراري في معالجة الليزر عالية الطاقة.

من خلال الاستفادة من التوصيل الحراري العالي وخصائص الخسارة المنخفضة لـ 4H-SiC ، يمنع الميتالين الجديد بشكل فعال الانجراف الحراري دون الحاجة إلى أنظمة تبريد خارجية معقدة.

هذا الاختراق ليس فقط يوفر دعمًا حاسمًا لأنظمة الليزر عالية الطاقة، بل يفتح أيضًا إمكانيات جديدة في أجهزة الدقة، والاستكشاف القطبي، والطيران والفضاء، ومجالات أخرى.في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية للغاية في التصنيع وجودة السطح، يمكن أن تلعب 4H-SiC metalens دورًا حيويًا في توفير حل أكثر كفاءة وتقليدًا لأنظمة الليزر عالية الطاقة.

ورقة ذات صلة بعنوان¥4H-SiC Metalens: التخفيف من تأثير الانجراف الحراري في إشعاع الليزر عالي القوة،نشرت مؤخرا فيالمواد المتقدمة[1]

استراتيجية جديدة لمعالجة الانجراف الحراري في معالجة الليزر عالية الطاقة

لاحظ الباحثون مشكلة متكررة في قطع ليزر دقة عالية الطاقة: تؤدي العملية الطويلة إلى تراكم الحرارة في العدسات ،تشويه العناصر البصرية الداخلية وتدهور اتساق التصنيع وتركيبه.

هذا ينبع من امتصاص جزئي لطاقة الليزر من قبل المكونات البصرية، والتي يتم تحويلها إلى حرارة.يحدث ارتفاع الحرارة المحلية بسبب عدم فعالية تبديد الحرارة.

لحل هذا، قام الفريق بتصنيع معدن شفاف من نوع 4H-SiC مع مليارات من الأعمدة النانوية (قطر 400 نانومتر وعمق 1 ميكرو مترا) تم هندستها على سطحه.

بفضل مؤشر الانكسار العالي لـ SiC، من خلال ضبط أبعاد الأركان النانوية يمكننا التلاعب بالمرحلة البصرية وتحقيق أداء تركيز مماثل للعدسات التجارية.جنبا إلى جنب معسلكية حرارية عالية، يتم تحقيق إبعاد الحرارة الفعال في جهاز رقيق جدا، قال بوكو تشن.

إثبات تجريبي للاستقرار الحراري المتميز

تحت ظروف صناعية محاكاة، قارن الفريق مع معدنات 4H-SiC مع هدف تجاري رائد من Mitutoyo اليابان.إشعاع ليزر 1030 نانومتر لمدة ساعة واحدة، أظهرت 4H-SiC metalens زيادة في درجة الحرارة فقط 3.2 °C ، مع تحول محوري واحد فقط من العاشر الذي لوحظ في الأهداف التقليدية.

يعتمد التبريد التقليدي بشكل عام على حلقات تبريد مياه خارجية لإزالة الحرارة ، مما يزيد من تعقيد النظام والتكلفة واستهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون.

على النقيض من ذلك ، لا يتطلب الحل القائم على الميتالينز مكونات تبريد إضافية ، و يسمح مجرد تركيب العدسة بإستخراج الحرارة السريع في الحالة الصلبةالتشغيل طويل الأمد مع تبسيط الاستخدام والصيانة.

الانتقال نحو الإنتاج الضخم

تم الآن تصنيع أنواع متعددة من المعادن SiC لتطبيقات مختلفة، مع جهود جارية للحد من التكاليف وزيادة الإنتاجية.وقد تم تطبيق هذه التقنية بالفعل بالتعاون مع العديد من الشركات والمؤسسات.

من المتوقع أن تسريع عدسات 4H-SiC من تطبيق أنظمة الليزر عالية الطاقة في بيئات متزايدة الطلب.

باستخدام خبراتنا في مواد SiC، ونحن قادرون على توفير مجموعة كاملة من المنتجات القائمة على SiCبما في ذلك:

4H-SiC و 6H-SiCالرواسب(درجة الأبحاث والجهاز، 2 ′′ 6 بوصة)

رقائق سيكسي إبيتاكسيال(النوع n / النوع p ، HPSI ، سمك مخصص و الدوبينج)

الصف البصريالنوافذ والعدسات المكونة من سي سي

الركائز المنسوجة لـ SiCلأجهزة أوبتو إلكترونية و MEMS

مصنعة حسب الطلبمكونات SiC(أجهزة نشر الحرارة، ومرايا الليزر، وأجزاء الدقة)

- نعم

يرجى إبلاغنا إذا كنت ترغب في أوراق بيانات أو عروض أو حلول مخصصة لتطبيقك.

الإشارة

1. تشين، بي، وآخرون.4H-SiC Metalens: التخفيف من تأثير الانجراف الحراري في إشعاع الليزر ذو القوة العالية.المواد المتقدمة، 2024، 2412414.https://doi.org/10.1002/adma.202412414