Nana-ábhair 2D i bhFeidhm Réimse Cosanta Léasair

Cosaint chomhuaineach a bhaint amach ar thonnta bíogacha agus leanúnacha (CW) nó gar-thonntaCosaint Léasair, rinneadh iarracht shuntasach taighde ar na hábhair agus na próisis nua-aimseartha um theorannú optúil (OL) in iarracht roinnt bearta cosanta a bhaint amach i gcoinne léasacha léasair den sórt sin le blianta beaga anuas. Tá nana-ábhair déthoiseacha (2D) a bhfuil go leor airíonna uathúla acu, lena n-áirítear graphene, déchalcogenides miotail trasdula, fosfar dubh agus eile, tar éis suim taighde fairsing go leor taighdeoirí a spreagadh. Sa pháipéar athbhreithnithe seo, déanaimid cur síos córasach ar na meicníochtaí OL agus ar na héachtaí a baineadh amach le déanaí sna nana-ábhair 2D agus a gcuid díorthaigh orgánacha/polaiméireacha do chosaint léasair. In iarracht chun an buntáiste a bhaineann le nana-ábhair 2D a chothú, ní hamháin gur féidir na móilíní feidhmiúla nó na polaiméirí a chumasc leo a thabhairt isteach chun córas ábhar casta ilchéime a chruthú, ach freisin na nana-bhileoga 2D intuaslagtha intuaslagtha a leabú go comhfhiúsach feidhmiúil le hábhair orgánacha/polaiméireacha i. óstach polaiméire chun ábhair chomhchodacha óstach-aoi a fhoirmiú a bhfuiltear ag súil go bhfeabhsóidh siad feidhmíocht OL an chórais iomláin. Ar an iomlán, cuireann córas casta optamaithe nana-ábhar il-chomhpháirt go mór le feidhmíocht agus infheidhmeacht feistí OL. Ina theannta sin, tá tábhacht ag baint leis na staidéir bhunúsacha ar airíonna fótafisiceacha agus fótónacha nana-ábhar 2D agus a gcuid díorthach i hóstach soladacha éagsúla chun nana-ábhair a mhodhnú ag leibhéal móilíneach.

Chomh maith le bheith in úsáid go forleathan i réimsí sibhialta, forbraíodh léasair freisin i gcineálacha éagsúla arm léasair. Leis na saintréithe a bhaineann le luas ard, stailceanna arís agus arís eile, marú sprioc cruinn, méid inrialaithe damáiste, friotaíocht le cur isteach leictreamaighnéadach, agus costais oibríochta eacnamaíocha, beidh ról tábhachtach acu i gcogaí sa todhchaí, frithsceimhlitheoireacht, agus tá straitéiseach uathúil agus tábhachtach aige. agus luach oirbheartaíochta i gcúrsaí slándála agus tarrthála. Tá tíortha forbartha an Iarthair faoi stiúir na Stát Aontaithe, cé go bhfuil tábhacht mhór ag baint le taighde agus forbairt na n-arm léasair chun cinn, ag cur chun cinn taighde cosanta léasair go bríomhar, ag tnúth le gach ualaí optoelectronic ard-luacha míleata / sibhialta, Trealamh míleata agus pearsanra do cosaint léasair éifeachtach. Le fiche bliain anuas, tá iarrachtaí gan staonadh déanta ag daoine chun ábhair fheidhmiúla a fháil ar féidir leo léasair a chosaint go héifeachtach, mar shampla fullerenes, nanafeadáin charbóin (CNTanna), graphene , porfínín, fthalocyanine, naftalocyanine, coimpléisc measctha miotail, fionraí carbóin dubh, miotail / miotail. nanacháithníní ocsaíde/nana-cháithníní, nanacháithníní leathsheoltóra/naná-uirre, polaiméirí agus a gcomhábhair, ábhair chomhchodacha orgánacha/neamhorgánacha agus ábhair optúla neamhlíneacha eile á n-ullmhú de réir a chéile.

Le blianta beaga anuas, ábhair fheidhmiúla déthoiseach (graphene, nítríde bórón heicseagánach, hailídí miotail trasdula, nítríde carbóin graphitized, ocsaídí miotail layered, etc), polaiméirí déthoiseach, creataí miotail-orgánach, perovskites, dubh Fosfar (fosfar dubh, Úsáidtear BP), etc. (Fíor 1) agus a gcuid díorthaigh i dtrasraitheoirí éifeacht allamuigh, modhnóirí optúla, léasair modh-ghlas agus lasc-Q, teorannú optúil, stóráil faisnéise agus fuinnimh, Tá sé léirithe ag réimsí amhail feistí minicíochta raidió agus braiteoirí ceimiceacha. luach féideartha iarratais ag éirí níos tábhachtaí. In 2014, scríobh eolaithe ábhair seasca is ceithre ó gach cearn den domhan i gcomhpháirt ar an "Treochlár Forbartha le haghaidh Graphene agus Ábhair Dháthoiseach Eile", a sholáthair an fhorbairt sa todhchaí na n-ábhar déthoiseach pointí ar an mbealach. Mar sin féin, níl na hábhair dhéthoiseach seo intuaslagtha in aon tuaslagóirí orgánacha, rud a chuireann srian mór ar phróiseáil réitigh agus ar chumas iarratais na n-ábhar. Trí úsáid a bhaint as "grafadh orgánach nó polaiméir réamhshintéiseach go (grafadh go )) nó "grafadh grúpaí orgánacha nó slabhraí polaiméire go díreach ó dhromchla ábhar déthoiseach" is féidir líon mór orgánach/polaiméir a dhearadh agus a ullmhú bunaithe ar nana-ábhair dhéthoiseacha. Ábhair fheidhmeacha mhóilíneacha optoelectronic.Déanann an t-alt seo athbhreithniú ar an dul chun cinn taighde i réimse an teorannaithe optúla le blianta beaga anuas bunaithe ar na hábhair dhéthoiseacha is ionadaíocha agus a gcuid díorthaigh orgánacha/polaiméire mar graphene, BP, suilfídeanna miotail trasdula, agus perovskites. , atá ann cheana féin príomhcheisteanna eolaíocha agus treochtaí forbartha sa todhchaí.

Roinnt ábhar déthoiseach tipiciúil agus a schematics feidhmiúcháin

Maidir le prionsabail oibre, is féidir teicneolaíocht cosanta léasair a roinnt ina dhá chatagóir: teicneolaíocht cosanta léasair bunaithe ar phrionsabail optaic líneach agus teicneolaíocht cosanta léasair bunaithe ar phrionsabail snáthoptaice neamhlíne (NLO). Ina theannta sin, tá teicneolaíocht cosanta athrú céime spreagtha go teirmeach agus teicneolaíocht cosanta microstructure meicniúil, etc. Go réasúnta, tá ábhair chosanta léasair bunaithe ar phrionsabail optúla nonlinear friotaíocht leathan-speictream do léasair tonnfhad athraitheach, amanna freagartha tapa, agus gníomhachtú an cosantóir. ní dhéanann sé difear do bhrath nó do phróiseáil íomhá agus do chumas tarchurtha na hionstraime. , is féidir leis an déine léasair a laghdú go héifeachtach go leibhéal atá inghlactha d'ionstraimí optúla, trealamh míleata agus súl an duine. Tá luach an-ard maidir le feidhmiú praiticiúil aige agus tá sé ina phríomhábhar taighde sa réimse seo go hidirnáisiúnta. Mar a léirítear i bhFíor 2, an ceann is tábhachtaí Áirítear go príomha leis an meicníocht um chosaint léasair (teorannú optúil, OL) ionsú sáithithe droim ar ais corraithe (RSA), dhá ionsú fótóin / ionsú il-fótóin (TPA/MPA), ionsú saor Iompróra (saor in aisce-. ionsú iompróra, FCA), athraonta neamhlíneach (NLR) agus scaipthe neamhlíneach (NLS). Sa réigiún solas infheicthe, tá raon cosanta na n-ábhar RSA i réitigh agus scannáin soladacha idir 400 -600 nm, agus táirgeann ábhair TPA éifeachtaí teorannaithe optúla mar gheall ar ionsú stáit corraithe sa réigiún 600-800 nm. Is féidir le limistéar éifeacht teorannaithe optúil na n-ábhar NLS leathnú go dtí an réigiún gar-infridhearg. Spreagann RSA, FCA agus éifeachtaí teirmeacha éifeachtaí neamhlíneacha carnacha a bhíonn i gceist le hathraonadh neamhlíneach, agus is éifeachtaí neamhlíneacha meandracha iad athraonta neamhlíneach de bharr MPA agus éifeachtaí leictreoin saora. Braitheann an chéad cheann ar an flosc fuinnimh a thaisceadh sa sampla, agus braitheann an dara ceann ar an léasair teagmhais amháin. An déine mheandarach. Is gnách go dtáirgtear RSA ó chóras móilíneach ina bhfuil trasghearradh ionsúcháin stáit corraithe níos mó ná trasghearradh ionsú an stáit talún. De réir mar a mhéadaíonn fuinneamh an tsolais teagmhais, méadaíonn an t-ionsú solais ag an ábhar ionsú frith-sáithithe tuilleadh, agus laghdaítear méid an tarchuradóra solais. Is éifeacht neamhlíneach mheandarach thábhachtach é MPA (go háirithe TPA) a fheictear go héasca i go leor ábhar leathsheoltóra. Ionsúnn na leictreoin sa bhanda valence ilfhótóin trí staid idirmheánach fíorúil chun an t-aistriú go banna seolta an ábhair a spreagadh. I gcás FCA, is féidir le hiompróirí a ghintear trí ionsú fótóin nó éifeachtaí teirmeacha sa bhanda seolta (leictreoin) agus sa bhanda valence (poill) fótóin a ionsú go leanúnach agus aistriú ó leibhéil ísle fuinnimh go leibhéil arda fuinnimh. Nuair a bhíonn líon na n-iompróirí saor in aisce a ghintear mór, is féidir leis an bpróiseas ról éigin a imirt. Is féidir le NLR teacht ón bhfíorchuid de χ(3) (neamhlíneacht leictreon Kerr), atá neamhlíneacht mheandarach nó neamhbhuan, nó d'fhéadfadh sé teacht ó éifeachtaí carnacha giniúna iompróra a tharlódh de bharr ionsú fótóin nó éifeachtaí teirmeacha. Ó Is féidir féinfhócasú nó féin-dífhócasú NLR a chur i bhfeidhm ar theorannú optúil. Tá ról tábhachtach ag NLS i bpróisis optúla bunaithe ar nana-ábhair. Cuimsíonn scaipthe de ghnáth scaipeadh Rayleigh, scaipthe Tyndall agus scaipthe Raman. Nuair a bhíonn méid na gcáithníní níos lú ná Nó nuair a bhíonn sé i bhfad níos lú ná tonnfhad an tsolais eachtra (níos lú ná an deichiú cuid den tonnfhad), tá déine an tsolais scaipthe i ngach treo difriúil, atá comhréireach inbhéartach leis an gceathrú. cumhacht tonnfhad an tsolais eachtra. Scaipeadh Rayleigh a thugtar ar an bhfeiniméan seo. Ag an am seo, is féidir teoiric scaipthe Rayleigh a úsáid le haghaidh anailíse. Mar sin féin, nuair a bhíonn méid an ionaid scaipthe cothrom le nó níos mó ná tonnfhad an tsolais teagmhais, tá an déine scaipthe comhréireach le cearnóg an mhinicíochta, agus tá an scaipeadh níos mó i dtreo tosaigh an tsolais ná sa chúl. treo. Láidir, tá an treoúlacht sách soiléir, agus is féidir teoiric scaipthe Mie a úsáid le haghaidh anailíse ag an am seo. Cosúil le MPA, níl NLS íogair do raon tonnfhad athshondas cúng an tsolais teagmhais, agus mar sin féadfaidh sé cur leis an bhfreagairt teorannaithe optúla leathanbhanda. Tá sé molta sa litríocht Is iomaí bealach chun ionaid scaipthe a aslú. Is féidir leis an ionad scaipthe seo teacht ó ghiniúint boilgeoga tuaslagóirí nó ón neamhleanúnachas innéacs athraonta de bharr an plasma a foirmíodh ar dhromchla na nana-ábhar agus éifeacht teirmeach an tuaslagóra timpeall na nanacháithníní. Ó thaobh an iarratais phraiticiúil, tá sé iontach ábhair optúla neamhlíneacha a dhearadh le meicníochtaí teorannaithe optúla iolracha (cosúil le ionsú frith-sáithiúcháin, dhá fhótón, scaipeadh solais, etc.) chun cosaint léasair leathan-speictrim a bhaint amach, ach tá sé sách dúshlánach.

Meicníochtaí optúla teorannaithe: (a) Scaipeadh neamhlíneach; (b) ionsú ilphotóin;

(c) ionsú sáithithe droim ar ais; (d) ionsú saor-iompróir

Eolas teagmhála:

Má tá aon smaointe agat, bíodh leisce ort labhairt linn. Is cuma cén áit a bhfuil ár gcustaiméirí agus cad iad na riachtanais atá againn, leanfaimid ár gcuspóir chun ardchaighdeán, praghsanna íseal, agus an tseirbhís is fearr a sholáthar dár gcustaiméirí.