Posibleng Open-Air Lasers sa Pamamagitan ng Pag-convert ng Enerhiya sa Nitrogen at Argon

Isang koponan ng mga mananaliksik mula sa University of California Los Angeles (UCLA) at Max Born Institute ang naglathala ng isang pag-aaral na nagpapakita ng paggamit ng Nitrogen at Argon upang lumikha ng laser na ilaw. Ang pag-aaral ay nakabatay sa dekada ng pananaliksik sa larangan ng paggawa ng open-air lasers, na maaaring isang araw makatulong sa pagpapabuti ng mga sensor, robotika, at marami pang iba. Narito ang kailangan mong malaman.

Teknolohiya ng Laser

Sa loob ng mga dekada, ang pangunahing paraan ng operasyon ng mga laser ay sa pamamagitan ng pagpapaputok ng isang sinag ng ilaw sa isang optical cavity na may dalawang salamin. Ang mga salaming ito ay ginawa at iniayos sa paraang nagpapahintulot sa ilaw na tumalbog pabalik-balik sa pagitan ng mga aparato. Ang pagtalbog na ito ay nagpapalakas ng intensidad ng ilaw, na lumilikha ng nakatutok na sinag na iyong nakikita.

Open-Air Lasers

Simula pa noong unang pananaliksik sa laser, may mga inhinyero na naghahangad lumikha ng laser na ilaw nang walang paggamit ng mga amplification cavity at salamin. Sa loob ng pananaliksik na ito, may isang subseksyon ng mga inhinyero na naglalayong lumikha ng open-air lasers. Ang mga aparatong ito ay gumagamit ng mga interaksyon sa pagitan ng mga particle na na-excite ng matinding ilaw upang bumuo ng laser na ilaw. Hanggang kamakailan, ang konseptong siyentipikong ito ay hindi posible. Gayunpaman, tila nagbago na ang takbo ng mga pangyayari matapos ilathala ang kamakailang pag-aaral na ito.

Pag-aaral ng Nitrogen Argon Open-Air Laser

Ang pag-aaral ay tumatalakay sa paggamit ng mga halo ng Nitrogen at Argon upang magdulot ng cavity-free lasing sa atmosperikong hangin. Ang pag-aaral, na inilathala sa Physical Review Letters, ay nagpapakilala ng konsepto at isang gumaganang modelo na nagkamit ng photon-mediated energy transference sa pagitan ng N₂ at Ar, na nagreresulta sa isang superfluorescence response.

Ang pananaliksik ng koponan ay tumitingin sa maraming iba’t ibang konsepto, dahil ang ambient na hangin ay may iba’t ibang sangkap na maaaring magdulot ng superfluorescent na tugon. Upang mapatunayan na ang Argon at Nitrogen ang mga aktibong sangkap sa tugon, kinailangan ng koponan na subaybayan ang coupling ng dalawa sa isang oxygen-stable na kapaligiran. Ipinakita ng mga pagsubok ang ilang kawili-wiling resulta, kabilang ang bidirectional na lasing effects, na nagbukas ng pinto para sa iba’t ibang bagong siyentipikong eksperimento.

Open-Air Lasers – Pagsubok

Nagsimula ang pagsubok sa mga inhinyero gamit ang 261 nm pump laser upang i-excite ang mga gas. Ang layunin ay magkaroon ng mas malalim na pag-unawa kung bakit ang halo ng argon ay nagkakaroon ng pagbaba sa ionization rate. Ang pagsubok na ito ay nagdala sa mga inhinyero na magtuon sa 3-photon resonant absorption ng 261 nm photons sa Ar. Dito nila natuklasan ang direktang ugnayan sa bidirectional na lasing effect.

Ang bidirectional cascading lasing effect na ito ay sinubukan gamit ang iba’t ibang parameter upang matiyak na naitala ang mga detalye ng conversion. Ipinakita ng pagsubok na ang paghalo ng nitrogen sa argon ay lumikha ng nais na tugon, samantalang ang iba pang mga halo ay hindi nagbigay ng anumang bidirectional laser light pulse. Ang pag-zoom in ay nagpakita na ang 3-photon absorption ng 261 nm photons ng mga atom ng Ar ay partikular na lumilikha ng emission ng cascaded superfluorescence. Ang revelasyon na ito ay isang malaking tuklas dahil dati ay hindi alam na ang photon-mediated na mekanismo na naglilipat ng enerhiya mula sa N₂ patungo sa Ar ay posible.

Ang mga susunod na hakbang ay nagsimula sa frequency testing. Ang mga mananaliksik ay nagpalit-palit ng iba’t ibang frequency hanggang napansin nila na ang mga molekula ng nitrogen ay nagpapakita ng nonlinear-3-photon absorption sa isang electronically excited state kapag na-expose sa 261 nm sa Argon na nagre-resonate sa bahagyang ibang frequency. Ang data na ito ay kinolekta upang magamit sa paglikha ng mga bagong formula para sa pagmomodelo ng mga susunod na eksperimento.

Resulta

Ipinapakita ng pag-aaral ang ilang magagarang resulta na maaaring baguhin ang komunidad ng laser. Una, matagumpay na nakalikha ang koponan ng bidirectional cascaded na pangmatagalang epekto sa atmosperikong hangin. Partikular, nagawang lumikha ng mga inhinyero ang dalawang kulay na bidirectional lasings sa pamamagitan ng isang open-air cavity-free na setup.
Ang pananaliksik ay nagbigay din ng liwanag sa ilang hindi inaasahang tuklas. Una, napansin ng koponan na ang dami ng oxygen na ginamit sa halo ay nakaapekto sa interaksyon sa pagitan ng mga molekula ng argon at nitrogen. Ipinapakita ng kanilang pananaliksik na ang 1% O₂ na halo ay ideal para sa cavity-free, bidirectional, at laser-like na emission.

Mga Benepisyo ng Open-Air Laser

Nagdadala ang teknolohiyang ito ng ilang benepisyo sa merkado. Una, pinapayagan nitong lumikha ng mga laser na may mas kaunting mekanikal na bahagi. Ang mga open-air laser ay mangangailangan ng mas kaunting teknikal at pagmamanupaktura upang mabuo. Ang mas mababang gastos na ito ay magreresulta sa mas maraming aplikasyon.

Katatagan

Ang paggamit ng mga salamin sa mga laser ngayon ay isa sa kanilang pinakamalaking kahinaan. Ang maliliit na aparatong ito ay kailangang ma-calibrate nang perpekto at ma-align upang lumikha ng sinag ng ilaw na inaasahan mo. Anumang maliit na paglihis mula sa orihinal na calibration ng yunit ay maaaring magresulta sa pagiging walang silbi ng aparato. Habang patuloy na lumalawak ang paggamit ng mga laser sa malalaking komersyal at militar na aplikasyon, may matinding pangangailangan para sa mga laser na may mas kaunting gumagalaw na bahagi. Ang Nitrogen Argon lasers ay isang matalinong solusyon.

Magaan

Ang paggamit ng magaan na Argon at Nitrogen ay makatutulong na bawasan ang kabuuang bigat ng mga laser sa hinaharap. Ang mga laser ay ginagamit na sa maraming mikroskopikong aparato. Gayunpaman, limitado ang kanilang saklaw ng operasyon batay sa kakayahan ng gumawa na paliitin ang mga pangunahing bahagi. Ang isang Argon-based na sistema ay mangangailangan ng mas kaunting espasyo at magiging mas magaan. Dahil dito, maaari silang makatulong sa pagpapalakas ng susunod na henerasyon ng paglalakbay sa kalawakan, nanoteknolohiya, at marami pang iba.

Posibleng Mga Aplikasyon

Maraming aplikasyon para sa bagong estilo ng laser na ilaw na ito. Mula sa pagmamanman at pag-scan gamit ang mga LiDAR system hanggang sa pagtukoy ng mga selula ng kanser, handa na ang mundo para sa mas tumpak at madaling ma-access na mga laser. Narito ang ilang posibleng gamit para sa mga Argon-powered na aparato.

Mga Teknolohiya sa Remote Sensing

Ang pangunahing gamit para sa backward open-air lasing technology ay upang mapabuti ang remote sensing. Ang mga aparatong ito ay maaaring magbigay-daan upang matuklasan ang pinakamaliit na particle ng ilaw habang nakikipag-ugnayan sa halo ng nitrogen at argon. Bilang resulta, maaari silang makatulong sa paggawa ng mas sensitibong solar panel, kagamitan sa kaligtasan, at iba pa.

Kalusugan

Patuloy na ginagamit ang mga laser sa larangan ng medisina mula sa mga surgical tool hanggang sa pagbibigay ng brain scans, binabago ng mga aparatong ito ang paraan ng sangkatauhan sa pagpapagaling ng mga sakit at karamdaman. Ang paggamit ng mas maliit at hindi komplikadong lasing devices na pinapagana ng Argon Nitrogen na halo ay maaaring magbukas ng pinto para sa mga nanobot treatment at iba pang opsyon sa pangangalagang medikal na ngayon ay tila parang sci-fi.

Paggamit sa Militar

Ang militar ay nagsasagawa ng mas maraming eksperimento sa mga laser sa nakaraang dekada. Nakikita nila ang mga aparatong ito bilang isang mababang-gastos na alternatibo sa pagpasabog ng mamahaling guided missiles sa mga target. Ang kanilang mga alalahanin ay tumaas pa nang ang paggamit ng maliliit at murang drone ay nag-iwan sa karamihan ng malalaking militar na nagmamadaling maghanap ng cost-comparable na air defense alternatives kumpara sa mamahaling missile system.
Ang pananaliksik na ito ay maaaring magamit upang lumikha ng mas epektibo at mas malakas na mga laser na nangangailangan ng mas kaunting enerhiya. Sa hinaharap, ang mga aparatong ito ay maaaring makatulong sa pagprotekta sa mga sundalo at sibilyan mula sa drone at guided missile na pag-atake. Maaari rin silang magbigay babala ng paparating na panganib, na magbibigay ng mas maraming oras sa mga tao upang humanap ng silungan kasama ang kanilang mga mahal sa buhay.

Mga Mananaliksik

Ang pag-aaral ng Nitrogen Argon Open-Air Laser ay isinagawa ng isang koponan ng mga Mananaliksik sa University of California Los Angeles (UCLA) at Max Born Institute. Ang pangunahing may-akda ng papel ay si Zan Nie. Nakatanggap siya ng tulong mula sa mga koponang pinamumunuan nina Chan Joshi at Misha Ivanov, na sila rin ay co-author ng papel.

Dalawang Kumpanya na Maaaring Makikinabang sa Pananaliksik ng Open-Air Lasers

Maraming kumpanya ang umaasa sa mga laser upang magbigay ng kanilang serbisyo sa merkado. Ang mga laser ay halos ginagamit sa lahat ng bagay, mula sa pagbubukas ng awtomatikong pinto hanggang sa pag-scan ng mga grocery. Madaling makalimutan kung gaano kadami ang mundo ang umaasa sa teknolohiyang ito. Narito ang ilang kumpanya na may prominenteng posisyon sa merkado at maaaring isama ang teknolohiyang ito sa hinaharap upang mapabuti ang kanilang kita.

1. Heico Corporation

(HEI )

Ang Heico Corporation ay isang kumpanya na nakabase sa Florida na gumagawa ng aerospace tech. May potensyal itong isama ang teknolohikal na pagtuklas na ito nang may malaking epekto. Ang kumpanya ay may mga alok sa iba’t ibang sektor kabilang ang medikal, telekomunikasyon, aerospace, depensa, kalawakan, at industriya ng electronics. Bilang gayon, ito ay isang kilalang operasyon na napatunayan na isang matatag na “hold” para sa mga mangangalakal.

Ang Heico Corporation ay nagpapatakbo ng isang napakalaking pasilidad ng pagmamanupaktura sa Florida na sumasaklaw sa disenyo, paggawa, pag-aayos, distribusyon, at pagbebenta ng iba’t ibang produkto nito sa iba’t ibang industriya. Patuloy na lumawak ang kumpanya matapos nitong makuha ang mga dibisyon ng Aerial Delivery at Descent Devices ng Capewell Aerial Systems. Ang hakbang na ito ay nagpatibay sa Heico Corporation bilang isang pangunahing manlalaro sa aerospace market.

Maraming mangangalakal ang naniniwala na ang Heico Corporation ay patuloy na lalago, kabilang ang Berkshire Hathaway, ang investment fund ni Warren Buffett. Kapansin-pansin, ang HEI ay may market cap na humigit-kumulang $14B na inaasahang tataas habang tumataas ang demand para sa kanilang mga produkto.

2. Laser Photonics Corporation

(LASE )

Ang Laser Photonics Corporation ay nakabase sa Florida at kinikilala bilang isang makabagong puwersa sa teknolohiya ng laser. Ang kumpanya ay nag-aalok ng iba’t ibang laser-based na produkto sa merkado kabilang ang laser cleaning systems, defense platforms, safety monitoring components, at professional-grade laser cutting tools. Ang Laser Photonics ay madalas na nakalista sa Fortune 500 top tech firms at may higit sa 30 taon nang operasyon. Nakipag-partner ang kumpanya sa ilang strategic partnerships, kabilang ang pakikipagtulungan sa Fastenal Company upang magbigay ng mga laser product sa merkado.
Ang pinakabagong open-air laser mechanism ay maaaring makinabang sa Laser Photonics Corp sa mga susunod na buwan. Maaaring makita ng kumpanya ang mas epektibong proseso ng pagmamanupaktura sa pamamagitan ng pag-aalis ng matrabaho at matagal na proseso ng pag-calibrate ng laser cavities para sa mga aparato. Ang pangako ng kumpanya sa tagumpay at patuloy na inobasyon ay ginagawang matalinong karagdagan ang LASE sa anumang portfolio.

Ang Open-Air Lasers ay Simula Pa Lang

Ipinapakita ng pag-aaral na ito ang isang bagong mekanismo para sa pag-convert ng enerhiya sa pamamagitan ng Argon at Nitrogen habang binubuksan ang pinto para sa iba pang mga teknolohiyang magbabago ng laro, tulad ng quantum beating. Dahil dito, maraming naniniwala na ang koponang ito ay karapat-dapat sa mas maraming pagkilala para sa kanilang trabaho. Sa ngayon, ang makabagong grupong ito ng mga inhinyero ay handa nang palawakin ang kanilang pagsubok upang matuklasan pa ang higit pang detalye tungkol sa radiative coupling process na nagpapagana sa mga interaksyon na ito. Alamin ang Iba Pang Cool Projects Ngayon