فناوری های منتخب صنایع فوتونیک و لیزر جهان در سال ۲۰۱۹
در سال ۲۰۱۹ میلادی، پیشرفت های گسترده ای در زمینه های مختلف فوتونیکی شامل روش های ساخت و اندازه گیری دقیق، تصویربرداری و حسگر زیستی و استفاده از AI[1] (هوش مصنوعی) مشاهده شد. با پایان یافتن سال ۲۰۱۹، بیست فناوری برتر فوتونیکی از نگاه وبگاه معتبر Laser Focus World انتخاب و معرفی شد.
در بین این ۲۰ فناوری و تحقیق برتر، لیتوگرافی به کمک نور فرابنفش EUV[2]، شتاب دهنده های آزمایشگاهی مبتنی بر لیزر[۳]، لیزر دیودهای آلی که به صورت الکتریکی پمپاژ می شوند و به دام اندازی ذرات به کمک لیزر از جمله موضوعات جذاب در حوزه لیزر بودند که در ادامه به اختصار آنها را معرفی خواهیم کرد.
لیتوگرافی به کمک نور فرابنفش EUV
پس از سه دهه تلاش، نسل جدید دستگاه های لیتوگرافی تجاری شد. در این دستگاه ها از نور فرابنفش (EUV) با طول موج ۱۳٫۵ نانومتر برای ساخت ادوات سیلیکانی در ابعاد چند نانومتر (قابل استفاده در تراشه های حافظه و پردازش گرهای آینده)، بهره گرفته شده است.
با برخورداری از بالغ بر صدهزار قطعه، این سیستم لیتوگرافی، پیچیده ترین دستگاهی است که تاکنون ساخته شده است. این دستگاه توسط قوی ترین سیستم لیزری جهان، پمپاژ می شود. وزن این دستگاه ۱۸۰ تن بوده و توان الکتریکی مصرفی آن بیش از یک مگاوات است. در حالی که بیش از ۱۰۰۰ تأمین کننده قطعات درگیر این پروژه هستند، فناوری اصلی آن توسط سه شرکتTrumpf ، Zeiss و ASML ساخته شده است.
شتاب دهنده های آزمایشگاهی مبتنی بر لیزر Tabletop
این شتاب دهنده ها بسیار فشرده تر از نسخه های معمولی بر مبنای میدان الکتریکی هستند که تا چند صد متر طول دارند. در نهایت می توان این شتاب دهنده ها را بر روی یک تراشه قرار داد. این دقیقاً همان کاری است که محققین آلمانی دانشگاه Darmstadt انجام داده اند.
محققین آلمانی در این روش از میدان الکترومغناطیسی لیزر برای تمرکز الکترون ها در کانالی با پهنای ۴۲۰ نانومتر استفاده کرده اند. در رویکردی مشابه شتاب دهنده های خطی معمولی، تغییر ناگهانی فاز الکترون ها نسبت به لیزر، منجر به تمرکز و جابجایی متناوب در دو جهت در صفحه ی تراشه می شود. این امر موجب ایجاد پایداری در هر دو جهت خواهد شد. در راستایی عمود بر سطح تراشه، تمرکز ضعیف تری نیاز است و از یک آهنربای چهارگانه استفاده می شود که کل تراشه را در بر می گیرد. تحت تابش قرار دادن تومورها و لیتوگرافی با پرتو ایکس زمینه هایی هستند که می توان از این فناوری در آنها بهره گرفت.
لیزر دیودهای آلی با پمپاژ الکتریکی
پس از شکست های متعدد، بالاخره یک دیود نیم رسانای آلی که به صورت الکتریکی پمپاژ می شود، ساخته شد. محققین ژاپنی دانشگاهKyushu ساختار لیزری جدید را ارائه کردند که شامل لایه هایی از ترکیب آلیBSBCz است که هم بعنوان ناحیه فعال لیزر و هم به عنوان مشدد بازخورد توزیع شده عمل می کند که بر روی شیشه لایه نشانی می شوند. این افزاره موج لیزری پیوسته با خط باریک آبی تولید می کند. محققین به این ترتیب استارت آپی را تشکیل داده اند که در آینده از این لیزرهای دیودی آلی با OLEDها و سیستم های الکترونیکی آلی به صورت مجتمع بهره گیری کنند.
به دام اندازی ذرات به کمک لیزر
این روش برای مطالعه سلول ها، ذرات، مولکول ها، اتم ها و همچنین بررسی هسته اتم مورد استفاده قرار می گیرد. محققین آزمایشگاه ملی Los Alamos، یک ذره هسته ای رادیواکتیو را در یک تله نوری بر مبنای لیزر قرار دادند و منتظر فروافت آن شدند. سپس بزرگی و فرکانس پس زدن ذره (و انرژی جنبشی) را اندازه گرفتند. جابجایی پس زدگی توسط فوتودیودهای حساس مکانی در هر لحظه اندازه گیری شد و نتایج برای محاسبه انرژی جنبشی ذرات آلفا، بتا و فوتون های گامای گسیل شده مورد استفاده قرار گرفت.
Source:https://www.laserfocusworld.com/home/article/14072039/laser-focus-worlds-top-20-photonics-technology-picks-for-2019
[۱] Artificial Intelligence
[۲] Extreme-Ultraviolet
[۳] Experimental Tabletop Laser-Based Accelerators