Openluchtlasers mogelijk door omzetting van energie tussen stikstof en argon

Een team van onderzoekers van de University of California Los Angeles (UCLA) en het Max Born Institute publiceerden een studie die het gebruik van stikstof en argon aantoonde om laserlicht te creëren. De studie bouwt voort op tientallen jaren van onderzoek op het gebied van het creëren van openluchtlasers, die op een dag kunnen helpen om sensoren, robotica en nog veel meer te verbeteren. Dit is wat u moet weten.

Lasertechnologie

Decennialang was de primaire manier waarop lasers werkten door een lichtbundel door een optische holte op een paar spiegels te schieten. Deze spiegels zijn zo geconstrueerd en gekanteld dat het licht heen en weer kan worden gekaatst tussen de apparaten. Deze kaatsactie versterkt de intensiteit van dat licht, waardoor de gerichte bundel ontstaat die u ziet.

Lasers in de openlucht

Sinds het begin van laseronderzoek zijn er ingenieurs die proberen laserlicht te creëren zonder het gebruik van versterkingsholtes en spiegels. Binnen dit onderzoek is er een subsectie van ingenieurs die proberen openluchtlasers te creëren. Deze apparaten maken gebruik van interacties tussen deeltjes die worden geëxciteerd door intens licht om laserlicht te vormen. Tot voor kort was dit wetenschappelijke concept niet mogelijk. Het lijkt er echter op dat het tij is gekeerd na de publicatie van deze recente studie.

Stikstof Argon Openlucht Laser Studie

De studie spreekt over het gebruik van stikstof- en argonmengsels om holtevrije lasering in atmosferische lucht te induceren. studies, gepubliceerd in Physical Review Letters, introduceert het concept en een werkend model dat foton-gemedieerde energieoverdracht tussen N tot stand bracht₂ en Ar, wat resulteert in een superfluorescentierespons.

Het onderzoek van het team kijkt naar veel verschillende concepten, aangezien omgevingslucht verschillende componenten heeft die een superfluorescerende respons kunnen veroorzaken. Om te verifiëren dat argon en stikstof de actieve componenten in de respons waren, moest het team de koppeling van de twee in een zuurstofstabiele omgeving monitoren. De tests leverden een aantal interessante resultaten op, waaronder bidirectionele lasereffecten, die de deur openden voor een verscheidenheid aan nieuwe wetenschappelijke experimenten.

Openluchtlasers – Testen

De test begon met ingenieurs die een 261 nm pomplaser gebruikten om de gassen te exciteren. Het doel was om een ​​dieper begrip te krijgen van waarom het mengsel van argon een reductie in ionisatiesnelheid ondergaat. Deze test leidde ertoe dat de ingenieurs zich richtten op de 3-foton resonante absorptie van 261 nm fotonen in Ar. Hier ontdekten ze een directe correlatie met het bidirectionele lasereffect.

Dit bidirectionele cascaderende lasereffect werd getest met behulp van verschillende parameters om ervoor te zorgen dat de details van de conversie werden vastgelegd. De test onthulde dat het mengen van stikstof met argon de gewenste respons creëerde, terwijl andere mengsels geen bidirectionele laserlichtpuls produceerden. Inzoomen onthulde dat 3-fotonabsorptie van 261 nm-fotonen door Ar-atomen specifiek emissie van cascaded superfluorescentie creëert. Deze onthulling was een belangrijke ontdekking, omdat het voorheen onbekend was dat een foton-gemedieerd mechanisme dat energie van N2 naar Ar overdraagt ​​een mogelijkheid was.

De volgende stappen begonnen met frequentietesten. Onderzoekers schakelden door verschillende frequenties totdat ze merkten dat stikstofmoleculen niet-lineaire 3-fotonabsorptie vertonen in een elektronisch geëxciteerde toestand wanneer ze 261 nm worden blootgesteld aan argon dat resoneert op een iets andere frequentie. Deze gegevens werden vervolgens verzameld om te worden gebruikt om nieuwe formules te maken om toekomstige experimenten te modelleren.

Resultaten

De studie laat een aantal veelbelovende resultaten zien die de lasergemeenschap op zijn kop kunnen zetten. Ten eerste heeft het team met succes bidirectionele cascade-effecten in atmosferische lucht geproduceerd. Meer specifiek waren de ingenieurs in staat om twee gekleurde, bidirectionele lasers te creëren via een openlucht-holtevrije opstelling.

Het onderzoek werpt ook licht op enkele onverwachte ontdekkingen. Ten eerste merkte het team op dat de hoeveelheid zuurstof die tijdens het mengsel werd gebruikt, de interactie tussen de argon- en stikstofmoleculen beïnvloedde. Hun onderzoek toont aan dat een 1% O2-mengsel ideaal is voor holtevrije, bidirectionele en laserachtige emissie.

Voordelen van openluchtlaser

Deze technologie brengt verschillende voordelen voor de markt. Ten eerste maakt het de creatie van lasers met minder mechanische onderdelen mogelijk. Openluchtlasers vereisen minder technische en productieve productie. Deze lagere kosten zullen resulteren in meer use-case-toepassingen.

Stabiliteit

Het gebruik van spiegels in de lasers van vandaag de dag is een van hun grootste zwakheden. Deze kleine apparaten moeten perfect gekalibreerd en uitgelijnd worden om de lichtbundel te creëren die u verwacht. Elke kleine afwijking van de oorspronkelijke kalibratie van de eenheid kan ertoe leiden dat het apparaat onbruikbaar wordt. Omdat het gebruik van lasers zich blijft uitbreiden naar grote commerciële en militaire toepassingen, is er een sterke vraag naar lasers met minder bewegende componenten. Stikstof-argonlasers zijn een slimme oplossing.

Lichtgewicht

Door lichtgewicht argon en stikstof te gebruiken, wordt het totale gewicht van lasers in de toekomst verminderd. Lasers worden al gebruikt op veel microscopische apparaten. Ze zijn echter beperkt in de schaal van de werking op basis van de mogelijkheden van de fabrikant om de kerncomponenten te verkleinen. Een op argon gebaseerd systeem zou veel minder ruimte nodig hebben en minder wegen. Als zodanig zouden ze kunnen helpen bij het aandrijven van de volgende generatie ruimtereizen, nanotechnologie en nog veel meer.

Mogelijke toepassingen

Er zijn veel toepassingen voor deze nieuwe stijl van laserlicht. Van monitoring en scanning via LiDAR-systemen tot het targeten van kankercellen, de wereld is klaar voor nauwkeurigere en toegankelijkere lasers. Hier zijn enkele potentiële use cases voor deze Argon-aangedreven apparaten.

Technologieën voor remote sensing

Het primaire gebruiksvoorbeeld voor backward openluchtlasertechnologie is het verbeteren van remote sensing. Deze apparaten zouden het mogelijk kunnen maken om de zwakste lichtdeeltjes te detecteren terwijl ze interacteren met het stikstof- en argonmengsel. Bijgevolg zouden ze kunnen helpen om gevoeligere zonnepanelen, veiligheidsapparatuur en meer te maken.

Gezondheidszorg

Lasers worden nog steeds gebruikt in de medische wereld, van chirurgische instrumenten tot het maken van hersenscans. Deze apparaten veranderen de manier waarop de mensheid ziektes en kwalen geneest. Het gebruik van kleinere en minder gecompliceerde laserapparaten die worden aangestuurd door Argon-stikstofmengsels, zou de deur kunnen openen voor nanobotbehandelingen en andere medische zorgopties die vandaag de dag nog sciencefiction lijken.

Militair gebruik

Het leger heeft de afgelopen tien jaar meer geëxperimenteerd met lasers. Ze zien deze apparaten als een goedkoop alternatief voor het afvuren van dure geleide raketten op doelen. Hun zorgen zijn alleen maar toegenomen nu het gebruik van kleine en goedkope drones de meerderheid van de grote legers ertoe heeft aangezet om te zoeken naar vergelijkbare alternatieven voor luchtverdediging in vergelijking met dure raketsystemen.

Dit onderzoek zou gebruikt kunnen worden om effectievere en krachtigere lasers te creëren die minder energie nodig hebben. In de toekomst zouden deze apparaten soldaten en burgers kunnen helpen beschermen tegen drone- en geleide raketaanvallen. Ze zouden ook kunnen waarschuwen voor naderend gevaar, waardoor mensen meer tijd hebben om onderdak te zoeken bij hun geliefden.

onderzoekers

De Nitrogen Argon Open-Air Laser-studie werd uitgevoerd door een team van onderzoekers aan de University of California Los Angeles (UCLA) en het Max Born Institute. De hoofdauteur van het artikel is Zan Nie. Hij kreeg hulp van teams onder leiding van Chan Joshi en Misha Ivanov, die ook medeauteur waren van het artikel.

Twee bedrijven die kunnen profiteren van onderzoek naar openluchtlasers

Veel bedrijven vertrouwen op lasers om hun diensten aan de markt te leveren. Lasers worden bijna overal gebruikt, van het openen van automatische deuren tot het scannen van boodschappen. Het is makkelijk om te vergeten hoezeer de wereld afhankelijk is van deze technologie. Hier zijn een paar bedrijven die een prominente positie in de markt hebben en deze technologie in de toekomst zouden kunnen integreren om hun winst te verbeteren.

1. Heico-corporatie

HEICO-bedrijf (HOI + 2.15%)

Heico Corporation is een in Florida gevestigd productiebedrijf voor lucht- en ruimtevaarttechnologie dat het potentieel heeft om deze technologische ontdekking met groot effect te integreren. Het bedrijf heeft aanbiedingen in verschillende sectoren, waaronder de medische, telecommunicatie-, lucht- en ruimtevaart-, defensie-, ruimtevaart- en elektronica-industrie. Als zodanig is dit een erkende operatie die een veerkrachtige "hold" voor handelaren is gebleken.

Heico Corporation exploiteert een enorme productiefaciliteit in Florida die het ontwerp, de productie, reparatie, distributie en verkoop van haar verschillende producten in verschillende sectoren omvat. Het bedrijf is voortdurend uitgebreid nadat het de divisies Aerial Delivery en Descent Devices van Capewell Aerial Systems had overgenomen. Deze manoeuvre verankerde Heico Corporation als een belangrijke speler op de lucht- en ruimtevaartmarkten.

Veel handelaren geloven dat Heico Corporation hoog zal vliegen, waaronder Berkshire Hathaway, het beleggingsfonds van Warren Buffett. HEI heeft met name een marktkapitalisatie van ongeveer $ 14 miljard, waarvan verwacht wordt dat deze zal toenemen naarmate de vraag naar hun producten toeneemt.

2. Laserfotonica Corporation

Laserfotonica Corporation (LAS -16.5%)

Laser Photonics Corporation heeft haar hoofdkantoor in Florida en staat bekend als een innovatieve krachtpatser in lasertechnologie. Het bedrijf biedt een selectie lasergebaseerde producten aan op de markt, waaronder laserreinigingssystemen, defensieplatforms, veiligheidsbewakingscomponenten en professionele lasersnijgereedschappen. Laser Photonics staat vaak vermeld in de Fortune 500 top techbedrijven en is al meer dan 30 jaar actief. Het bedrijf heeft in de loop der tijd een aantal strategische partnerschappen gesloten, waaronder een partnerschap met Fastenal Company om laserproducten op de markt te brengen.

Het nieuwste openluchtlasermechanisme zou Laser Photonics Corp. in de komende maanden ten goede kunnen komen. Het bedrijf zou effectievere productieprocedures kunnen zien door het tijdrovende proces van het kalibreren van laserholtes voor apparaten te elimineren. De toewijding van het bedrijf aan succes en constante innovatie maakt LASE een verstandige toevoeging aan elk portfolio.

Openluchtlasers zijn nog maar het begin

Deze studie onthult een nieuw mechanisme voor het omzetten van energie via Argon en Stikstof, terwijl het de deur opent voor andere baanbrekende technologieën, zoals quantum beating. Daarom geloven velen dat dit team veel meer erkenning verdient voor hun werk. Voor nu is deze innovatieve groep ingenieurs klaar om hun testen uit te breiden om nog meer details te ontdekken over het radiatieve koppelingsproces dat deze interacties aandrijft.

Leer meer over andere coole Projecten Nu