Keraamisia aaltojohdelasereita 3D-tulostuksella24.08.2026
Lawrence Livermoren kansallislaboratorion (LLNL) tutkijat ovat nyt valmistaneet ensimmäisen laatuaan olevan täyskeraamisen aaltojohteen 3D-tulostuksen avulla. ”Jatkokehityksellä tämä kiteinen arkkitehtuuri voisi mahdollistaa yli kymmenkertaisen tehon kasvun lasikuituihin verrattuna säilyttäen samalla kompaktin koon”, sanoo LLNL:n tutkija ja kirjoittaja Ross Osborne. Aaltojohteet hyödyntävät täydellisen sisäisen heijastuksen ilmiötä kahden alueen avulla: ytimen ja sitä ympäröivän verhousmateriaalin avulla. Kun valo kulkee ja heijastuu ytimen läpi, se leviää. Kun se osuu verhoukseen, se heijastuu takaisin ytimeen. Tyypillisesti aaltojohteet valmistetaan piidioksidilasista. Kiteinen keraaminen versio voisi sietää suurempaa tehoa, parantaa lämmönpoistoa ja estää epävakauksia. Tähän asti menetelmät tällaisen aaltojohteen valmistamiseksi ovat olleet hankalia ja epäluotettavia, ja ne ovat usein johtaneet hyvin lyhyisiin tai heikkolaatuisiin aaltojohteisiin. LLNL:n uudenlainen menetelmä käyttää suoraa mustekirjoitustulostusta tämän haasteen ratkaisemiseksi. Tekniikka puristaa ytterbiumilla seostetun yttriumalumiinigranaatin filamentteja seostamattoman granaattikeraamisen matriisin sisään. ”Kehitimme suoran mustekirjoituksen lisäainevalmistustekniikan erittäin räätälöityjen rakenteiden omaavien keramiikoiden valmistamiseksi”, Osborne sanoi. ”Prosessi alkaa nanopartikkelipastalla, joka pursotetaan kolmiulotteiseen muotoon. Tulostettu rakenne kuivataan, sintrataan ja puristetaan kuumaisostaattisesti läpinäkyvän keramiikan tuottamiseksi.” Tiimi loi kolme aaltojohdetta yhteen keraamiseen lohkoon ja osoitti niiden tehokkaan suorituskyvyn laserille. Koska aaltojohteen ydin ja verhous valmistetaan yhdessä yhtenä rakenteena, lähestymistapa tarjoaa korkean valmistussaannon ja minimoi viat ytimen ja verhouksen rajapinnassa. Artikkelissa kuvattuja kanava-aaltojohdinlasereita testattiin yhteistyössä Marylandin DEVCOM-armeijan tutkimuslaboratorion kanssa. Kirjoittajat jatkavat prosessin hiomista ja aikovat lopulta skaalata lähtötehon sadoista milliwateista kilowatteihin. Lopulta heidän tavoitteenaan on tehdä aaltojohteesta ja sen tuotantoprosessista kaupallisesti kannattavia suuritehoisissa sovelluksissa, kuten lasertyöstössä ja maanpuolustuksessa. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Aaltojohteinen optiikka on yksi fotoniikan tärkeimmistä edistysaskeleista laserin keksimisen jälkeen. Ne ovat olennaisia lasikuitulasereiden rakenteelle, joita käytetään suuritehoisissa kansallisen turvallisuuden sovelluksissa, kuten droonien vastaisissa laserjärjestelmissä ja ohjuspuolustuksessa.