تدریس فیزیک لیزر با شکوفه ساتری

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

توسعه لیزر فیبر

طراحی فیبر

فیبرها بخش کلیدی سیستم های لیزر فیبر پیشرفته هستند. خصوصیات آنها مستقیماً در پارامترهای خروجی هر راه اندازی تجربی یا تجاری منعکس می شود. بنابراین، درک و بهبود طراحی فیبر یک بخش ضروری و فرخنده در توسعه لیزر فیبر است.

گروه تحقیقاتی ما عمدتاً بر روی طرح‌های فیبر برای لیزرهای فیبر پرقدرت پالسی متمرکز است و در نتیجه، کاهش اثرات غیرخطی انگلی هدف اصلی است. برای دستیابی به این امر، فیبرهای فعال با مناطق حالت بسیار بزرگ مورد نیاز است. علاوه بر این، اطمینان از عملکرد موثر تک حالته و در نتیجه کیفیت پرتو عالی بسیار مهم است. الیاف ریز ساختار دسته انتخابی برای رسیدن به این هدف هستند. اخیراً، یک رویکرد جدید برای مقیاس‌بندی حالت - میدان - ناحیه در گروه ما ایجاد شده است: جابجایی حالت‌های مرتبه بالاتر. جابجایی منجر به یک مزیت دوگانه می شود: تحریک حالت های مرتبه بالاتر توسط پرتو ورودی را کاهش می دهد و علاوه بر این، همپوشانی آنها را با ناحیه هسته فعال به حداقل می رساند. به این ترتیب، حالت بنیادی یک تحریک بهبود یافته و یک تقویت ترجیحی را تجربه می کند.

تصاویر میکروسکوپی (همه در مقیاس یکسان) از الف) فیبر شاخص پله استاندارد با هسته 6 میکرومتر و قطر خارجی 125 میکرومتر، ب) فیبر کریستال فوتونیک نوع میله هسته ای 85 میکرومتر با قطر هواکش 200 میکرومتر، و ج) هسته 108 میکرومتر فیبر گام بزرگ با قطر هواکش 340 میکرومتر.

به اصطلاح الیاف گام بزرگ اولین طرح های الیافی هستند که از مفهوم محلی سازی استفاده می کنند. آنها از یک ساختار فوتونیک متشکل از چند سوراخ هوا با ترتیب شش ضلعی با فواصل سوراخ به سوراخ بزرگ (شکل 1) برای دستیابی به مکان‌یابی حالت‌های درجه بالاتر استفاده می‌کنند. سادگی این طراحی فیبر، تکرارپذیری عالی را تضمین می کند. از آنجایی که طراحی فیبر بر اساس اثرات رزونانسی نیست، با افزایش فاصله سوراخ به سوراخ به راحتی مقیاس پذیر است. مقادیر بین 30 میکرومتر و 75 میکرومتر مشخص شده است که مربوط به قطر هسته تا 130 میکرومتر است. این فیبرهای تک حالته به طور مؤثر، نوار بالاترین میانگین توان خروجی به دست آمده با مناطق میدان بسیار بزرگ را به طور قابل توجهی افزایش دادند. از این رو، فیبرهای با گام بزرگ به عنوان ستون فقرات نسل بعدی سیستم های لیزر فیبر با انرژی پالس بسیار بالا و توان متوسط ​​شناخته می شوند.

تدریس فیزیک لیزر با شکوفه ساتری

لیزر موجبر

اساساً همه دیودهای لیزر، لیزرهای موجبر هستند، با هدایت نوری حداقل در یک جهت. برخی از دیودهای لیزر کم مصرف حتی از هدایت تک حالته استفاده می کنند. بزرگترها (مانند دیودهای لیزری با مساحت وسیع و میله های دیود) حداقل در یک جهت رفتار چند حالته از خود نشان می دهند.

لیزرهای موجبر

لیزر موجبر لیزری است که حاوی یک موجبر به عنوان واسطه بهره است.

انواع لیزرهای موجبر

انواع مختلفی از لیزرهای موجبر وجود دارد:

لیزرهای موجبر حالت جامد معمولا بر اساس برخی از موجبرهای مسطح یا کانالی در برخی قطعات کریستالی یا شیشه ای ساخته می شوند.

لیزرهای فیبر نیز لیزرهای موجبر هستند.

اساساً همه دیودهای لیزر، لیزرهای موجبر هستند، با هدایت نوری حداقل در یک جهت. برخی از دیودهای لیزر کم مصرف حتی از هدایت تک حالته استفاده می کنند. بزرگترها (مانند دیودهای لیزری با مساحت وسیع و میله‌های دیود) حداقل در یک جهت رفتار چند حالته از خود نشان می‌دهند.

در برخی از لیزرهای CO2 از ساختارهای موجبر نیز استفاده می شود. مزایا این است که ابعاد عرضی لوله گاز را می توان کاهش داد تا خنک کننده موثر گاز لیزر به دست آید و کیفیت پرتو به دست آمده می تواند بسیار بالا باشد.

ویژگی های بارز لیزرهای موجبر

مهمترین مزیت استفاده از موجبر این است که به طور موثر واگرایی پرتو حذف می شود، به طوری که می توان شدت نوری بالا را در طول طولانی حفظ کرد. این به نوبه خود امکان دستیابی به بهره نوری بالا و راندمان بهره بالا را حتی برای انتقال های لیزری دشوار و با قدرت پمپ محدود می کند. با این حال، این مزیت ممکن است تا حدی با تلفات انتشار در موجبر جبران شود، که ممکن است به طور قابل توجهی بیشتر از مواد حجیم باشد.

ترکیب طول انتشار طولانی و ناحیه حالت کوچک می تواند تأثیر شدیدی از غیرخطی بودن مواد ایجاد کند. این می تواند عملکرد دستگاه های خاصی را محدود کند، در حالی که در موارد دیگر از اثرات غیرخطی به نوعی استفاده می شود. برای مثال، لیزرهای فیبر رامان از پراکندگی رامان تحریک‌شده قوی بهره‌برداری می‌کنند.

اثرات حرارتی مانند عدسی حرارتی در رسانه افزایش تا حد زیادی توسط هدایت موج سرکوب می شود، به ویژه در مورد هدایت تک حالته. از آنجایی که اثرات حرارتی روی ضریب شکست معمولاً ضعیف‌تر از کنتراست ضریب هدایت است، آنها فقط به تغییر شکل جزئی حالت هدایت منجر می‌شوند که هیچ پیامد قابل‌توجهی ندارد.

لیزرهای موجبر را می توان با سایر عناصر نوری در همان دستگاه ادغام کرد، به عنوان مثال. با مدولاتورهای نوری برای سوئیچینگ Q، قفل کردن حالت فعال یا تنظیم طول موج. این مورد به ویژه هنگامی که محیط بهره یک ماده کریستالی غیرخطی مانند لیتیوم نیوبات (LiNbO3) یا یک نیمه هادی است، صادق است. یک لیزر موجبر حتی ممکن است بخشی از یک مدار مجتمع فوتونیک پیچیده باشد.

یکی از جذابیت‌های برخی از لیزرهای موجبر مسطح این است که نور پمپ از یک دیود لیزری را می‌توان بدون هیچ گونه نوری بین موجبر متصل کرد.

لیزرهای موجبر معمولاً دارای یک تشدید کننده لیزری یکپارچه هستند که در نتیجه مزایای مختلفی مانند تنظیم پایدار و فشرده دارند.

مزایای ذوب لیزری انتخابی در تحقیقات نانومواد آشکار شد

محققان مقاله‌ای را در Scientific Reports منتشر کرده‌اند که در آن بر ذوب لیزری انتخابی (SLM) که به طور موثر برای بهبود عملکرد و ویژگی‌های کریستالوگرافی دی سولفید مولیبدن (MoS2) استفاده می‌شود، تمرکز کرده‌اند.

ذوب لیزری انتخابی چیست؟

SLM یک فرآیند چاپ سه بعدی است که از یک پرتو لیزر با چگالی بالا برای حل کردن کامل و چسباندن دانه‌های فلزی برای تولید اقلام نزدیک به شبکه با حداکثر تراکم (تا 99.9 درصد چگالی نسبی) استفاده می‌کند. اکثر تجهیزات تجاری SLM از گرانول هایی با اندازه های متفاوت از 20 تا 50 میکرومتر و ضخامت فیلم استاندارد 20 تا 100 میکرومتر استفاده می کنند.

SLM در صنایع هوانوردی، خودرو، پتروشیمی، نیروی دریایی، معماری، غذا و جواهرات استفاده می شود. Micro SLM اخیراً در ساخت قطعات و ریزساختارهای دقیق در صنایع مختلف، سیستم‌های میکروسیال، MEMS، ارتودنسی و غیره محبوبیت پیدا کرده است.

مزایای SLM

فناوری SLM به پیچیدگی و سفارشی سازی بدون محدودیت تجهیزات زیست پزشکی اجازه می دهد. علاوه بر این، ساخت دستگاه‌های بیولوژیکی SLM نیازی به ابزار پرهزینه اضافی یا روش‌های نصب طولانی ندارد.

ترجیح SLM بر سایر فناوری ها

SLM، در مقایسه با سایر فناوری‌های چاپ سه‌بعدی، مبتنی بر فناوری لیزر پرانرژی Nd: YAG قابل انطباق است که امکان تولید اجسام با کیفیت کششی و وضوح بالاتر را فراهم می‌کند. از آنجایی که رویکرد SLM بر بسیاری از معایب فن‌آوری‌های سنتی و سایر فناوری‌های تولید افزودنی غلبه می‌کند، می‌توان از آن برای نمونه‌سازی سریع باتری‌های قابل شارژ بالقوه استفاده کرد.

مقدمه ای بر دی سولفید مولیبدن

دی سولفید مولیبدن (MoS2) متعلق به کلاس دی‌کالکوژنیدهای فلزات واسطه (TMDs) از مواد کارآمد پیشرفته پیچیده، با فاصله باند مستقیم 1.8 eV و دمای ذوب غیر اکسید کننده 1185 درجه سانتی‌گراد است.

نانومواد MoS2 به دلیل برهمکنش‌های کووالانسی قوی S–Mo–S بر ساختارهای چند لایه الکترواکتیو تسلط دارند. دی سولفید مولیبدن به عنوان یک عامل روان کننده خشک در کاربردهای مختلفی از جمله روغن های روان کننده، کلوئیدها، مواد اصطکاکی و فیلم های پیوندی استفاده می شود. کمپلکس ها را می توان به صورت سوسپانسیون استفاده کرد، اگرچه اغلب آنها در گریس ها محلول هستند.

معرفی لیزرها با مهندس شکوفه ساتری

آخرین پیشرفت ها و تکنیک ها در لیزر و زیبایی پوست

پزشکان از جمله متخصصین پوست، جراحان پلاستیک، پلاستیک های صورت و چشم پزشکان می توانند برای آخرین پیشرفت ها و تکنیک ها در لیزر و زیبایی پوست به این برنامه تکیه کنند.

به روز بودن با پیشرفت های سریع در لیزر درمانی و زیبایی پوست یک چالش فزاینده مهم برای پزشکان است. تقاضای بیماران ما برای چنین خدماتی منجر به نیاز به آموزش بهتر و آموزش در شیوه های ایمن و موثر شده است. در حال حاضر، جلسات کمی غیرصنعتی برای کسانی که لیزر درمانی و زیبایی پوست را انجام می دهند، وجود دارد. این دوره با امتیاز بالا، بر تکنیک‌ها و فناوری‌های جدید، همراه با نقاط پایانی بالینی و ایمنی لیزر تأکید می‌کند، در حالی که روش‌های درمانی فعلی را نیز ارزیابی می‌کند - همه بدون نمایشگاه‌های تجاری از صنعت.

شما این دوره را با درک پارادایم های جدید درمان لیزر و فناوری های نوظهور ترک خواهید کرد و با صحبت های هیجان انگیزی که توسط کارشناسان مشهور جهانی ارائه می شود، نگاهی اجمالی به آینده این حوزه پیشرفته خواهید داشت. این یک دوره آموزشی مهم، آگاهانه و مرتبط بالینی خواهد بود که ارزیابی صحیح بیمار و تکنیک های زیبایی شناسی را برجسته می کند.

همه جلسات توسط متخصصین بالینی هدایت می شوند که توصیه های خاصی را برای گنجاندن آخرین به روز رسانی ها در مطب شما ارائه می دهند. مشکلات و تکنیک های زیر بررسی خواهد شد:

ایمنی لیزر در عصر کووید

ضایعات پیگمانته، روزاسه، ریتیدها

پاک کردن خالکوبی

حذف و کاشت مو

لایه برداری کسری ابلیتیو و غیر سایشی

سفت شدن بافت

لیزر و پوست قومی

ملاسما

درمان جای زخم

درمان آکنه و فتودینامیک

حذف چربی غیر تهاجمی

لایه برداری شیمیایی

عوارض و مسائل حقوقی در زیبایی شناسی

بالابر با نخ

میکرونیدلینگ

رسانه های اجتماعی و نکات بازاریابی

سموم بوتولینوم و پرکننده های بافت نرم

موضوعات داغ! آنچه شما در پنج سال آینده استفاده خواهید کرد و برنامه های کاربردی جدید و نوآورانه برای لیزر و منابع نور

اهداف

پس از اتمام این دوره، شرکت کنندگان قادر خواهند بود:

شناسایی روش های ایمن جراحی لیزر و نقش آن در عمل بالینی.

عوارض و اشتباهات احتمالی را هنگام استفاده از لیزر برای روش های زیبایی ارزیابی کنید.

روش‌های درمانی مناسب و مدت زمان عمل مورد نیاز برای تزریق لیزر و فیلر پوستی را که عوارض را به حداقل می‌رساند و نتایج مطلوبی را برای بیمار ارائه می‌کند، مشخص کنید.

خطرات و مزایای مربوط به انجام تزریق فیلر پوستی را ارزیابی کنید.

بحث های موجود در زمینه جراحی لیزر و زیبایی درمانی پوست را تجزیه و تحلیل کنید.

فن آوری های جدید و نوظهور برای جراحی لیزر و درمان زیبایی پوست را خلاصه کنید.

همجوشی محصور شدن اینرسی

مکانیسم اثر ICF

یکی از شرکت کنندگان PACER، جان ناکلز، شروع به بررسی این کرد که چه اتفاقی برای اندازه اولیه مورد نیاز برای شروع واکنش همجوشی با کوچک شدن اندازه ثانویه افتاد. او کشف کرد که وقتی ثانویه به اندازه میلی گرم می رسد، مقدار انرژی مورد نیاز برای جرقه زدن آن به محدوده مگاژول می رسد. زیر این جرم، سوخت پس از فشرده سازی به قدری کوچک شد که آلفاها فرار می کردند.

یک مگاژول حتی از کوچکترین محرک های شکافت که در محدوده تراژول قرار داشتند بسیار کمتر بود. این سوال مطرح شد که آیا روش دیگری می تواند آن مگاژول ها را تحویل دهد یا خیر. این منجر به ایده "راننده" شد، دستگاهی که انرژی سوخت را از فاصله دور ارسال می کند. به این ترتیب انفجار همجوشی حاصل به آن آسیبی نمی رساند، به طوری که می توان آن را به طور مکرر مورد استفاده قرار داد.

در اواسط دهه 1960، به نظر می رسید که لیزر می تواند برای تامین انرژی مورد نیاز تکامل یابد. به طور کلی، سیستم‌های ICF از یک لیزر منفرد استفاده می‌کنند که پرتو آن به چندین پرتو تقسیم می‌شود که متعاقباً یک تریلیون بار یا بیشتر به صورت جداگانه تقویت می‌شوند. اینها توسط آینه هایی که به منظور روشن شدن یکنواخت هدف در تمام سطح آن قرار گرفته اند به داخل محفظه واکنش به نام محفظه هدف فرستاده می شوند. گرمای اعمال شده توسط راننده باعث می شود که لایه بیرونی هدف منفجر شود، درست مانند لایه های بیرونی سیلندر سوخت یک بمب H در هنگام روشن شدن توسط اشعه ایکس دستگاه شکافت. سرعت انفجار در حدود 108 متر بر ثانیه است.[4]

موادی که از سطح منفجر می‌شوند باعث می‌شوند که مواد باقی‌مانده در داخل به سمت داخل رانده شوند و در نهایت به شکل یک توپ کوچک تقریباً کروی فرو بریزند.[5] در دستگاه‌های مدرن ICF، چگالی مخلوط سوخت حاصل هزار برابر چگالی آب یا صد برابر چگالی سرب، حدود 1000 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. این چگالی آنقدر زیاد نیست که به تنهایی همجوشی مفیدی ایجاد کند. با این حال، در هنگام فروپاشی سوخت، امواج ضربه ای نیز تشکیل شده و با سرعت زیاد به مرکز سوخت می روند. هنگامی که آنها با همتایان خود روبرو می شوند که از طرف دیگر سوخت در مرکز حرکت می کنند، چگالی آن نقطه افزایش می یابد.

با توجه به شرایط صحیح، سرعت همجوشی در ناحیه ای که به شدت توسط موج ضربه ای فشرده شده است، می تواند مقادیر قابل توجهی از ذرات آلفای بسیار پرانرژی را ایجاد کند. به دلیل چگالی بالای سوخت اطراف، آنها فقط یک فاصله کوتاه قبل از "گرما شدن" حرکت می کنند و انرژی خود را به عنوان گرما به سوخت از دست می دهند. این انرژی اضافی باعث واکنش های اضافی می شود و ذرات پرانرژی بیشتری تولید می کند. این فرآیند از مرکز به بیرون گسترش می یابد و منجر به نوعی سوختگی خودپایه می شود که به عنوان احتراق شناخته می شود.