فوتونیک برای انتقال انرژی

فرقی نمی‌کند به کجا نگاه کنید، فوتونیک عاملی بی‌صدا در ایجاد اشکال پایدار انرژی است: از ساخت سیستم‌های انرژی بادی و مزارع بادی گرفته تا تولید فتوولتائیک.

وارد اقتصاد هیدروژن با فوتونیک

رویه های کارآمدتر کلید تولید هیدروژن در مقیاس صنعتی تنها با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر است. فوتونیک رویکردها و راه حل های جالبی را ارائه می دهد.

تشخیص سریع با نور

کلید مهار این بیماری همه گیر، تشخیص زودهنگام عفونت است. سیستم‌های تصویربرداری مبتنی بر دوربین‌های تصویربرداری حرارتی با وضوح بالا می‌توانند با شناسایی افرادی که به طور بالقوه بر اساس دمای بدنشان آلوده هستند، کمک کند. سیستم های مدرن قادرند دمای بدن چند نفر را به طور همزمان ثبت کنند. این سیستم‌های بدون تماس و به لطف لنزهای مادون قرمز مدرن، بر روی کانتوس داخلی بین چشم و بینی تمرکز می‌کنند و با دقت یک دهم درجه اندازه‌گیری می‌کنند. استفاده از ایستگاه های اندازه گیری سیار نیز قابل تصور است. 

غربالگری دمای بدن اولین قدم است. اما برای روشن شدن اینکه آیا تب واقعاً ناشی از ویروس SARS-CoV-2 است، به یک تشخیص دقیق عملی نیاز است. در اینجا نیز فوتونیک رویکردهای راه حل جدیدی مانند تجزیه و تحلیل سلول های آلوده با استفاده از میکروسکوپ رامان ارائه می دهد. این بر این اصل استوار است که فوتون های وارد شده در نمونه ها از طریق لیزر با مولکول های زیستی تعامل دارند. سطح انرژی آنها کاهش می یابد، که یک طیف پراکندگی ایجاد می کند که مشخصه مولکول مربوطه است. این اصل که در میکروسکوپ تله‌گذاری رامان بسیار حساس پیاده‌سازی شده است، می‌تواند برای تشخیص کووید-19 استفاده شود. به خصوص که سلول های بدن مورد بررسی را می توان در فوکوس لیزر با موچین های نوری برای تجزیه و تحلیل رامان ثابت کرد. این سیستم همراه با دوربین رنگی GigE از Allied Vision، تجزیه و تحلیل های سریع و نیمه خودکار را امکان پذیر می کند. 

پردازش الماس و سرامیک فنی با نور

الماس های پلی کریستالی و سرامیک های فنی بسیار مقاوم در برابر سایش هستند. با این حال، این مزیت در واقع یک نقطه ضعف در پردازش این مواد است. روش های لیزری یک درمان را ارائه می دهند.

تنوع رو به رشد مواد چالش های خاصی را برای پردازشگرهای مواد ایجاد می کند. برای برش، مته کاری و ساختار آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم، مواد کامپوزیتی، آلیاژهای فلز سخت و پلاستیک های حاوی ذرات فلزی به مواد ابزار بسیار مقاوم در برابر سایش و سایش نیاز است. ابزار انتخابی اغلب الماس های پلی کریستالی مصنوعی (PCD) و سرامیک های فنی هستند. این مواد فوق سخت علاوه بر داشتن حداکثر مقاومت در برابر سایش و سایش، مزایای بیشتری مانند انبساط حرارتی کم و مقاومت در برابر خوردگی دارند. این روزها، این مواد دقت و قابلیت اطمینان مداوم را در ابزارها تضمین می کنند و همچنین از سطوح بسیار تحت فشار در یاتاقان ها، پمپ ها و موتورها در برابر سایش و پارگی محافظت می کنند. و از آنجایی که آنها زیست سازگار هستند، تقاضا برای سرامیک های با کارایی بالا در مهندسی پزشکی نیز افزایش می یابد.

با این حال، در کنار مزایای PCD و سرامیک های فنی برای سازندگان ابزار، پمپ ها و یاتاقان ها، این سوال نیز وجود دارد که چگونه می توان این مواد را بدون اینکه خود باعث سایش شدید ابزارهای مورد نیاز برای شکل دادن به آنها شود، پردازش کرد. پاسخ این است: نور. به عنوان مثال، شرکت II-VI اخیراً یک سیستم پوشش لیزری را ارائه کرده است که مخصوصاً برای پردازش PCD و مواد سرامیکی فوق سخت توسعه یافته است. طبق II-VI، این روش ماشینکاری دقیق با پشتیبانی از لیزر دو برابر کارآمدتر و کمتر مستعد خطا نسبت به ماشینکاری تخلیه الکتریکی موجود (EDM) مورد استفاده برای PCD و سرامیک است. در قلب سیستم لپینگ جدید یک لیزر فیبر 450 واتی با هوا خنک با طول موج 1060 نانومتر قرار دارد.

نقش کلیدی لیزرها

لیزرها می توانند نقش کلیدی در مناطق مختلف داشته باشند، زیرا آنها دستکاری بسیار کارآمد اجسام کوانتومی را امکان پذیر می کنند. این شامل سنسورهای کوانتومی با گراویمتر یا حسگرهای اینرسی، اندازه‌گیری زمان و فرکانس با ساعت‌های اتمی، یا در حوزه‌های ارتباطات کوانتومی و پردازش اطلاعات کوانتومی است.

توانمندسازهای فوتونیک انقلاب کوانتومی دوم

به طور خلاصه: سیستم‌های لیزری به‌عنوان فناوری‌های توانمند، دقت لازم را برای کنترل کردن حالت‌های کوانتومی و در نتیجه قابل استفاده برای محاسبات، شبیه‌سازی، ارتباطات و حسگرها فراهم می‌کنند. اما به گفته اسپرنگر، برای انجام این کار آنها باید شرایط بالایی را برآورده کنند. او توضیح می‌دهد: «برای مثال، سیستم‌های لیزری برای محاسبات کوانتومی باید بسیار کم‌نویز باشند و در حالت ایده‌آل، تمام لیزرهای لازم، که هر یک برای انتقال‌های اتمی خاص تنظیم شده‌اند، باید از طریق فیبر نوری به آزمایش برسند». این هنوز یک چالش است، به خصوص در محدوده اشعه ماوراء بنفش و نیازمند پیشرفت ها و بهبودهای جدید در راه حل های موجود است. مانند سایر زمینه های کاربردی، با سیستم های لیزر پیچیده ای که در فناوری های کوانتومی استفاده می شود، تضمین عملکرد قوی 24/7 مهم است.

فوتونیک برای انقلاب کوانتومی دوم

فوتونیک برای انقلاب کوانتومی دوم

سرمایه گذاری در فناوری کلیدی لیزر

سرمایه گذاری در فناوری کلیدی محاسبات کوانتومی در سراسر جهان بسیار زیاد است و امیدها بسیار زیاد است.

فن آوری ها فوتونیک

فن آوری ها

 

آینده و روند فناوری لیزر

آینده و روند فناوری لیزر 

با مهندس شکوفه ساتری