نوسان تصادفی لیزر از یک رنگ فلورسنت آلی بارگذاری شده در یک محیط متخلخل زیرکونیایی†

Yukari Sakurayama a، Tsunenobu Onodera * a، Yasuyuki Araki a، Takehiko Wada a و Hidetoshi Oikawa ab مؤسسه تحقیقات چند رشته ای برای مواد پیشرفته (IMRAM)، دانشگاه توهوکو، Katahira 2-1-1، Aoba-ku، Sendai 9577-، ژاپنپست الکترونیکی: tsunenobu. onodera. a4@tohoku. ac. jp b استاد بازنشسته، دانشگاه توهوکو، ژاپن

اولین بار در 28 سپتامبر 2021 منتشر شد

چکیده

محیط متخلخل زیرکونیا (PZrM) با موفقیت با استفاده از میکروذرات پلی استایرن (MPs) به عنوان الگو ساخته شده است. طیف انتشار رودامین B (RhB) [محیط تقویت کننده نوری] بارگذاری شده در داخل PZrM [پراکنده متخلخل] در شدت های نور تحریک متعدد به دست آمد. آستانه های لیزر (I_th) به طور تجربی از تغییرات در شدت پیک‌های تصادفی نوسان لیزری که به‌طور مناسب از طیف‌های نشر اندازه‌گیری شده جدا شده‌اند، تعیین شده‌اند. من_thارتباط نزدیکی با اندازه منافذ PZrM و مقدار اضافه شده پودر PZrM دارد و به وضوح حداقل را در برابر اندازه منافذ ارائه می دهد. این واقعیت به طور منطقی با شبیه سازی کارایی پراکندگی بر اساس نظریه پراکندگی Mie توضیح داده می شود. در نتیجه، PZrM به عنوان یک پراکنده متخلخل از نقطه نظر نوسان تصادفی لیزر نسبت به Zr MP برتر است.

1. مقدمه

لیزر معمولی دارای برخی از ویژگی های منحصر به فرد است، 1 مانند تک رنگ، پیوستگی و جهت بالا. از یک سو، سیستم‌های لیزری cw و پالسی اساساً ابزارهای قدرتمندی برای علوم بنیادی (علوم عکس/نوری، علوم زیستی/حیات و غیره)، اندازه‌گیری‌ها و کاربردهای صنعتی هستند و هنوز چالش برانگیز بوده و به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. 2،3 از سوی دیگر، رفتارهای نوسان لیزر از یک محیط تصادفی، به اصطلاح نوسان لیزر تصادفی، 4-6 نیز بسیار مورد توجه است. معمولاً سیستم لیزر تصادفی هیچ تشدید کننده نوری ندارد، 7 و بسیاری از پراکنده ها به طور تصادفی پراکنده می شوند و در یک محیط تقویت کننده نوری قرار می گیرند. 8-11 به طور معمول، پراکنده ها یا یک ماده با شکست کم مانند SiO هستند₂یا یک ماده با انکسار بالا، مانند TiO₂، ZnO یا ZrO₂در حالی که Nd:YAG، ZnO، GaAs، رودامین، استیلبن و DCM به عنوان رسانه های تقویت کننده نوری شناخته شده هستند. به طور خاص، نوسان تصادفی لیزر توسط تقویت نوری بر اساس اثر پراکندگی چندگانه ایجاد می‌شود. 11

در نوسان لیزر تصادفی دو نوع حالت وجود دارد. 12 یکی حالت غیر رزونانس و ناهماهنگ است ، 5،6 و دیگری حالت رزونانس و منسجم است. 8،13 در مورد سابق ، چراغ تحریک ، انتشار خود به خودی و انتشار تحریک ممکن است در یک محیط تصادفی از طریق فرآیند پراکندگی چندگانه پخش شود. هنگامی که افزایش کل تقویت نور برابر با از دست دادن پراکندگی در آستانه لیزینگ (من_th) از نور تحریک ، نوسانات لیزر تصادفی در بالای من ایجاد می شود_thوادطیف انتشار حالت غیر رزونانس و ناهماهنگ 5،6 نوعی طیف چند حالته است و اوج انتشار در مجاورت طول موج قرار دارد تا افزایش حداکثر شود. 12 عرض کامل در نیمی از حداکثر (FWHM) طیف انتشار معمولاً 2 تا 10 نانومتر است. از طرف دیگر ، طیف انتشار دارای برخی از سنبله ها در حالت رزونانس و منسجم مورد دوم بدست می آید. 8،12،13 الگوی به اصطلاح Speckle باعث ایجاد این پدیده می شود ، 14 اگرچه تاکنون فقط برخی از مکانیسم ها مورد بحث قرار گرفته است. 15-17 احتمالاً ، یک رزوستور شبه با تداخل بین چراغهای پراکنده که فاز خاصی را در یک محیط تصادفی دارند ، نوری ساخته می شود. با این وجود ، ویژگی های نوسان لیزر تصادفی عبارتند از: انتشار همه کاره ، ساخت قالب آسان و درجه بالایی از آزادی برای طراحی و ساخت سیستم های لیزر تصادفی. 4-6،18 من_thتاکنون با تغییر اندازه و شکل یک پراکنده و غلظت پراکندگی آن کنترل شده است. 19-21 در واقع ، انتظار می رود سیستم های لیزر تصادفی یکی از عناصر ، دستگاه ها ، سنسورها و غیره در زمینه های نوری و فوتونیک باشد. 11،12،22،23 با این حال ، لیزر تصادفی معمولی دارای اشکالاتی است. 24 راندمان حادثه نور تحریک به دلیل بازتاب سطح ، هنگامی که غلظت پراکندگی پراکنده ها در یک محیط تصادفی زیاد است ، کاهش می یابد. این امر باعث کاهش من می شود_thوادبرای جلوگیری از چنین مشکلی ، اتخاذ یک رسانه تصادفی با ساختار متخلخل به عنوان پراکنده از نظر منطقی مؤثر است. 24-26 طول مسیر نوری در یک ساختار متخلخل گسترش می یابد ، و سپس ، حجم تحریک محیط تقویت نوری نیز بزرگ می شود. در نتیجه ، طول مسیر نوری به طور مکرر بیشتر گسترش می یابد. 24 پراکندگی چندگانه می تواند به طور مؤثرتری در یک ساختار متخلخل با ضریب شکست بالا رخ دهد. 19 این مزایای نوری مطمئناً من را کاهش می دهد_thدر نوسان لیزر تصادفی. 21

در مطالعه حاضر، مهم ترین هدف این است که به وضوح برتری یک محیط متخلخل نسبت به ریزذرات معدنی (MPs) به عنوان یک پراکنده در یک نوسان لیزری تصادفی روشن شود. به عبارت دیگر، یک رنگ فلورسنت آلی [رودامین B (RhB) به عنوان یک محیط تقویت کننده نوری] به طور مناسب در داخل محیط متخلخل زیرکونیا (PZrM) [پراکنده متخلخل، n = 2. 21 در λ = 632. 8 نانومتر] و ساختاری بارگذاری شده است. همبستگی (به عنوان مثال، اندازه منافذ در PZrM) I_thدر لیزر تصادفی با اندازه گیری با استفاده از طیف انتشار (در مقایسه با MP زیرکونیا) با جزئیات مورد بحث قرار می گیرد. از سوی دیگر، پلیمرهای متخلخل مانند فیبروئین ابریشم، الیاف پلی وینیل الکل (PVA) و PVA MPs، اخیراً توجه را به خود جلب کرده اند که احتمالاً منجر به برخی کاربردها می شود، به عنوان مثال. حسگر زیست سازگار، تصویربرداری از محیط شیمیایی، نور منسجم کم، و بارکد فوتونیک. 28-30

2. تجربی

2. 1 مواد

مونومر استایرن، نمک سدیم اسید p-استایرن سولفونیک (NaPSS)، پراکسودی سولفات پتاسیم (KPS)، هیدروکسید پتاسیم (KOH)، دی هیدروژن فسفات پتاسیم (KH)₂PO₄زیرکونیل کلرید اکتاهیدرات (ZrOCl₂· 8 ساعت₂O)، رودامین B (RhB)، اتیلن گلیکول (EG)، اتانول، و استون از محلول FUJIFILM Wako Pure Chemical Corp. 1-Butanol (حدود 80%) از زیرکونیوم (IV) تترابوتاکسید (Zr(OBu) خریداری شد.₄) از شرکت صنایع شیمیایی توکیو خریداری شد. تمام معرف های شیمیایی و آب فوق خالص (18. 2 MΩ سانتی متر) بدون تصفیه بیشتر استفاده شد.

2. 2 آماده سازی میکروذرات پلی استایرن (PS MPs)، محیط متخلخل زیرکونیا (PZrM) و میکروذرات زیرکونیا (Zr MPs)

همانطور که در جدول S1 نشان داده شده است، پلیمریزاسیون امولسیونی برای تولید PS MPs در دمای 65 درجه سانتیگراد تحت اتمسفر نیتروژن برای یک زمان واکنش پلیمریزاسیون معین پس از افزودن مونومر استایرن (2 M)، NaPSS (0 تا 2 میلی‌مولار) و KPS انجام می‌شود.(3 میلی‌مولار) به عنوان آغازگر در محیط مخلوط (200 میلی‌لیتر) آب (70 تا 100 درصد وزنی) و اتانول (30 تا 0 درصد وزنی) حاوی KOH (4 میلی‌مولار) و KH₂PO₄(4 میلی متر). 31،32

روش سل-ژل برای ساخت PZrM استفاده شد. 33 پیش ماده بی رنگ زیرکونیا ابتدا با حرارت دادن مخلوطی از اتانول (100 میلی لیتر) و ZrOCl تهیه شد.₂· 8 ساعت₂O (1. 6 متر) در 70 درجه سانتیگراد به مدت 20 ساعت. در مرحله بعد ، MPS PS به عنوان الگوها تحت فشار کاهش یافته از مایع پراکندگی آبی (10 میلی لیتر) از MPS PS فیلتر شدند ، با رها کردن محلول اتانول (5 میلی لیتر) از پیش ساز زیرکونیا ، به مدت نیم ساعت غوطه ور شدند و سپس در 75 درجه خشک شدندC به مدت 3 ساعت. سرانجام ، مخلوط حالت جامد حاصل در یک پودر ریز آسیاب شد که به مدت 4 ساعت در دمای 350 درجه سانتیگراد با استفاده از اجاق گاز الکتریکی گرم شد (شرکت علمی Yamato ، Ltd: FO100). درجه حرارت تا 580 درجه سانتیگراد در 3 کیلوگرم افزایش یافته است−1و علاوه بر این ، مخلوط در دمای 580 درجه سانتیگراد به مدت 6 ساعت به منظور ساخت PZRM به عنوان یک پودر سفید با از بین بردن نمایندگان PS PS محاسبه شد. 33

نمایندگان مجلس ZR به شرح زیر تهیه شدند. 34 محلول 1 بوتانول Zr (OBU)₄(1. 2 میلی لیتر) به سرعت گام به گام به مخلوطی از اتانول (100 میلی لیتر) و آب نکلولر اضافه شد.(0. 1 متر ، 0. 4 تا 0. 6 میلی لیتر) در 60 درجه سانتیگراد به مدت 4 ساعت در جو نیتروژن. نمایندگان مجلس ZR حاصل با سانتریفیوژ در 18000 دور در دقیقه به مدت 20 دقیقه تصفیه شدند (شرکت هیتاچی کوکی ، با مسئولیت محدود: HIMAC CF16RZ) ، به مدت 3 ساعت در 75 درجه سانتیگراد خشک شد و در نهایت به همان روشی که در بالا انجام شد. 33

2. 3 بارگیری Rhb به PZRM و مخلوط کردن RHB با نمایندگان ZR

حدود 10 میکرولیتر از EG محلول Rhb (1. 5 میلی متر) نفوذ کرد و سپس به صورت همگن در پودر PZRM (0. 7 ، 1. 5 و 3. 0 میلی گرم) سوار شد و با استفاده از اثر نیروی مویرگی روی یک اسلاید شیشه ای سوار شد و به طور مشابه با پودر ZR MP مخلوط شد (1. 5 میلی گرم). RHB در پودر PZRM بارگذاری شده و Rhb مخلوط شده با پودر MP Zr به یک نمونه دیسک شکل پردازش شد (قطر: 10 میلی متر و ارتفاع: 1. 5 میلی متر).

2. 4 روشهای توصیف

از ابزارهای زیر برای توصیف استفاده شده است: میکروسکوپ الکترونی اسکن (SEM: JEOL ، JSM-6700F ، 15 کیلو ولت) ، ابزار پراکندگی نور پویا (DLS: سازهای مالورن ، Zetasizer Nano Zs) ، تجهیزات تجزیه و تحلیل گرانشی حرارتی (TGA: Perkinelmer ، پیریس 1TGA) ، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR: Thermo Fisher Scientific ، Nicolet Avatar 360 ؛ گزینه ATR: تشخیص اسمیت ، Durascope (دیسک GE)) و پراش سنج پرتوهای پودر (XRD: Brucker ، D8 Advance).

2. 5 سیستم نوری برای اندازه گیری طیف انتشار

سیستم نوری به صورت شماتیک در شکل S1 نشان داده شده است. † q-switched nd: yag لیزر (Lotis TII ، LS-2137U ، 400 MJ در λ = 532 نانومتر (SH) ، مدت زمان پالس = 6 نانومتر ، میزان تکرار = 10 هرتزو قطر پرتو زیر 8 میلی متر) ، طیف سنج فیبری از نوع فشرده (Oce Optics ، USB2000 ، ILX511 Array CCD خطی خطی ، λ = 200 تا 800 نانومتر ، وضوح نوری = 0. 36 نانومتر ، و زمان قرار گرفتن در معرض = 100 ms) ، ردیاب حرارتیبرای اندازه گیری خروجی لیزر (Gentec-EO ، UP19K-15S-VM-D0) و کنتور لیزر (Gentec-Eo ، Solo2) ، فیلتر ND نوع بازتاب متغیر (Sigma Koki ، Ndhn-100) ، L1 (Plano-Sphericalلنزهای محدب ، Sigma Koki ، SLQN-20-120P ، F = 150 میلی متر) و L2 (لنزهای Plano-Concave کروی ، سیگما کوکی ، SLQN-10-15N ، F = 15 میلی متر). پرتوی حادثه لیزر مورد استفاده در حدود CA بود. قطر 1 میلی متر.

3. نتایج و بحث

شکل 1 تصاویر SEM MPS PS را نشان می دهد (کدهای نمونه: PS1 تا PS5). همانطور که در جدول 1 خلاصه شده است ، اندازه ذرات میانگین مقادیر محاسبه شده از 100 نمونه به دست آمده به عنوان تصاویر SEM است و تقریباً مشابه با اندازه گیری با اندازه گیری از طریق روش DLS در خطاهای آزمایشی است. شاخص پلی پراکندگی (PDI) در جدول 1 در هر صورت کمتر از وحدت است ، که نشان دهنده توزیع باریک اندازه ذرات است. 35 به طور کلی ، اندازه ذرات با افزایش غلظت یونیک-مومومر NAPS یا با کاهش نسبت مخلوط اتانول اضافه شده کاهش می یابد زیرا NAPS و اتانول به حلالیت الیگومر استایرن که در اولیه تشکیل شده است کمک می کند. مرحله پلیمریزاسیون امولسیون و پایداری پراکندگی نمایندگان PS حاصل در یک محیط آبی. 32 بنابراین ، اندازه ذرات MPS PS می تواند با تغییر عمده مقادیر اضافه شده از چرت ها و/یا اتانول در مطالعه حاضر به اندازه کافی کنترل شود.

جدول 1 اندازه ذرات MPS PS (PS1 تا PS5) مورد استفاده به عنوان قالب و اندازه منافذ محیط زیرکونیای متخلخل (PZRM) (کدهای نمونه: PZM1 تا PZM5)

شکل 2 تصاویر SEM PZrM بدست آمده را نشان می دهد (کدهای نمونه: PZM1–PZM5). 36 تشکیل PZrM به طور مداوم از طریق واکنش های هیدرولیز و deprotonation در پیش ساز زیرکونیا، 37 واکنش polycondensation بعدی، و حذف MPs PS در طول کلسینه در دماهای افزایشی انجام شد. 39 شکل S2(a)† نشان می‌دهد که پیک‌های جذب IR از MP PS در دمای 75 درجه سانتی‌گراد به طور کامل در دمای 580 درجه سانتی‌گراد ناپدید شد، 36 که قویاً حذف MPs‌های PS را که به عنوان الگو استفاده می‌شوند، پیشنهاد می‌کند. به طور همزمان، پیک جذب IR (ارتعاش کششی Zr-O در زیرکونیا) در دمای 350 درجه سانتی گراد مشاهده شد و شدت جذب IR در 580 درجه سانتی گراد در محدوده 500 سانتی متر افزایش یافت.−1تا 800 سانتی متر−1. 40 الگوهای XRD پودر (شکل S2(b)†) نیز به صورت زیر تغییر کردند. فقط اوج هاله در 2 θ = 10 درجه از MPs PS در 70 درجه سانتی گراد بود. 41 اوج ضعیف و گسترده در حدود 2 θ = 30 درجه از زیرکونیا در حالت آمورف در دمای 350 درجه سانتیگراد بود. قله های پراش از ساختار سلول چهارضلعی کریستال زیرکونیا در دمای 580 درجه سانتیگراد ظاهر شد. 42 علاوه بر این، شکل S3† داده های TGA به دست آمده در طول فرآیند تکلیس را نشان می دهد. مواد PS از نظر حرارتی در حدود 360 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. بنابراین، PS MPs به تدریج در دمای 350 درجه سانتیگراد اولین مرحله گرمایش تجزیه می شوند و متعاقباً، پلی تراکم پیش ساز زیرکونیا به سرعت با افزایش دما ادامه می یابد تا یک ساختار متخلخل تشکیل شود. علاوه بر این، تجزیه حرارتی و حذف MPs PS به طور کامل در مرحله دوم گرمایش 580 درجه سانتیگراد رخ داد. 43 سپس، PZrM آمورف آنیل شد و در همان زمان به اندازه کافی متبلور شد. 38 از تصاویر SEM PZM3-PZM5 می توان دید که سطح PZrM به طور جزئی و کمی تخریب شده است که اجزای فرار از MPs های PS تخریب شده از نظر حرارتی منبسط شده و به بیرون آزاد می شوند.

اندازه منافذ PZrM متوسط از 30 نمونه است که به عنوان تصاویر SEM به دست آمده و در جدول 1 فهرست شده است. PZrM حاصل به طور کلی در طول فرآیند تکلیس 38 به دلیل عوامل زیر منقبض شد: حذف اجزای فرار، مانند آب تولید شده توسط پلی تراکم 33،34 و قطعات از PS MP تجزیه شده حرارتی، 43 و تبلور زیرکونیای آمورف. جالب اینجاست که می توان نقاط سیاه کوچکی را در داخل ساختار متخلخل PZrM مشاهده کرد. اینها نوعی "ریز منافذ" هستند که بین ساختارهای متخلخل مجاور داخل PZrM یافت می شوند، که توسط چسبندگی و/یا همجوشی بین MPs های PS تماس گرفته شده قبل از تکلیس تشکیل شده اند. همچنین، ساختارهای متخلخل مجاور در داخل PZrM به یکدیگر متصل خواهند شد. ریز منفذها از نظر تجربی دو نقش مهم دارند، یعنی به عنوان مسیری برای حذف اجزای فرار در طول تکلیس و برای بارگذاری همگن و آسان محلول های EG RhB به PZrM توسط اثر نیروی مویرگی.

طیف انتشار RhB (1. 5 میلی‌مولار، 10 میکرولیتر) بارگذاری‌شده در داخل PZrM با اندازه‌های منافذ مختلف (کدهای نمونه: Z1 تا Z5، 1. 5 میلی‌گرم) در شکل 3 نشان داده شده است. شدت نور تحریک در دوازده مرحله 1، 2 متفاوت بود.، 3، 4، 5، 6، 8، 10، 14، 18، 22 و 26 مگاوات سانتی متر−2واداین طیف های انتشار با میانگین حدود 100 داده طیفی ، که برای 20 ثانیه از زمان تابش نور تحریک در چهار موقعیت مختلف پرتو لیزر در هر یک از سه نمونه تهیه شده در شرایط آماده سازی یکسان بازیابی شد. در نتیجه ، شدت انتشار به طور چشمگیری فراتر از شدت نور تحریک در هر صورت ضرب شد و قله های انتشار در مقایسه با محلول EG RHB (1. 5 میلی متر) بسیار تیز و باریک شدند. مهمترین ویژگی این است که طیف انتشار Z1 تا Z5 یک اوج منفرد و تیز را بدون هیچ گونه سنبله در محدوده طول موج 550 تا 650 نانومتر فراهم می کند ، که به طور مشخص "نوسانات لیزر تصادفی غیر رزونانس و ناسازگار" را در هر صورت نشان می دهد. 11،12 با این حال ، طیف انتشار اندازه گیری شده نشان داده شده در شکل 3 شامل فلورسانس خود به خودی است که از خود RHB سرچشمه گرفته است. بنابراین ، تجزیه طیفی با استفاده از عملکرد گاوسی انجام می شود ، همانطور که در شکل S4 نشان داده شده است. 45 † در نتیجه ، مؤلفه گاوسی خط جامد آبی تقسیم شده از طیف انتشار اندازه گیری شده Z5 (1. 5 میلی گرم) بدیهی است که به آن اختصاص داده شده استمنشأ نوسان لیزر تصادفی با اشاره به تجزیه طیفی در طیف انتشار محلول RHB (1. 5 میلی متر).

ما بیشتر در مورد رفتارهای طیفی مؤلفه گاوسی ، یعنی قله های نوسان لیزر تصادفی بحث می کنیم. شکل 4 وابستگی (A) شدت و (B) FWHM از قله های نوسان لیزر تصادفی بر شدت نور تحریک در Z1 (1. 5 میلی گرم) به Z5 (1. 5 میلی گرم) را نشان می دهد. فلش ها نشان دهنده تجربی تعیین شده من است_thواد7،11،21 شدت نوسان لیزر تصادفی با شدت نور تحریک افزایش یافته و به طرز چشمگیری بالاتر از من افزایش یافته است_thوادFWHM در اطراف من تنگ شد_thهمزمان. از طرف دیگر ، طول موج اوج نوسان لیزر تصادفی به سختی تحت تأثیر شدت نور تحریک در خطاهای آزمایشی قرار گرفت. اتفاقاً ، اگرچه طیف انتشار محلول RHB نشان داده شده در شکل 3 و S4 (B) ممکن است با انتشار به اصطلاح تقویت شده خود به خودی (ASE) ارتباط داشته باشد ، 46. 47 هیچ استدلالی اکنون از دیدگاه هدف اصلی در اینجا پیش رفته استاز مطالعه حاضر

ظاهراً ، به طور کلی ، وابستگی من_thدر اندازه منافذ و مقادیر اضافه شده پودر PZRM در شکل 5 نشان داده شده است._thصرفاً با افزایش مقادیر اضافه شده پودر PZRM (0. 7 ، 1. 5 و 3. 0 میلی گرم) در هر یک از نمونه ها (Z 1-Z5) 48-50 به دلیل اثر پراکندگی چندگانه بسیار کارآمد در داخل ساختار متخلخل کاهش یافته است. 19،27 شایان ذکر است که من_thحداقل در برابر اندازه منافذ. طول موج قله های نوسان لیزر تصادفی (λ = 590 تا 600 نانومتر) نزدیک به اندازه منافذ (650 نانومتر) Z4 (PZM4) در مقایسه با سایر موارد (Z1 ، Z2 ، Z3 و Z5) است. برای روشن شدن بیشتر این رابطه ، راندمان پراکندگی (س_SCA) بر اساس نظریه پراکندگی MIE با فرض مدل ساختاری نوری در تقریب اول ، همانطور که در شکل S5 (a) نشان داده شده است ، 51،52 پوند که در آن یک دامنه کروی پر از EG در محیط اطراف واقع شده است ، شبیه سازی شده است. زیرکونیاشعاع (R) دامنه ها در محدوده 105-420 نانومتر است که مطابق با اندازه منافذ PZRM است ، همانطور که در جدول 1 ذکر شده است. از شکل S5 (b) آشکار شده است._SCAبرای r = 235 نانومتر (خط سبز، مربوط به PZM3) و r = 325 نانومتر (خط آبی، مربوط به PZM4) نسبتاً زیاد شده است و حداکثر را در مجاورت طول موج پیک های نوسان تصادفی لیزر می گیرد. به طور خاص، نوسان تصادفی لیزر از ساختار متخلخل با اندازه منافذ، 25،26 ارتباط نزدیک داشت و سپس، اثر پراکندگی چندگانه در داخل Z4 (PZM4) برای نوسان لیزر تصادفی از RhB، 19،27،53 بسیار کارآمد شد. منجر به کاهش I می شود_th.

علاوه بر این، طیف انتشار در مخلوط پراکندگی محلول EG از RhB (1. 5 میلی‌مولار، 10 میکرولیتر) و MPs Zr (1. 5 میلی‌گرم) (کدهای نمونه: ZP1 و ZP2) مورد بررسی قرار گرفت (شکل S6†). به طور مشابه، اندازه‌گیری طیف‌های انتشار در شدت‌های مختلف نور تحریک و تجزیه طیفی برای تعیین I انجام شد._th. از شکل 6 مشخص شد که I_thدر Z4 به طور قابل توجهی کمتر از ZP1 و/یا ZP2 در چارچوب تجربی حاضر است. این واقعیت قویاً نشان می دهد که PZrM به عنوان یک پراکنده متخلخل از نقطه نظر نوسان لیزری تصادفی ناشی از اثر پراکندگی چندگانه نسبت به Zr MPs برتر است. 19, 27, 53

در نهایت، سیستم لیزر تصادفی حاضر، حداقل I_th= حدود3 مگاوات سانتی متر−2در شکل 5 و 6، متشکل از PZrM و RhB، سعی شد با موارد مشابه مقایسه شود. منطقاً لازم است که I بدست آمده را با دقت مقایسه کنید_thبا آنچه در جای دیگر توضیح داده شده است زیرا من_thبه طور کلی تحت تأثیر برخی از عوامل تجربی مانند مواد مورد استفاده، فرآیندهای ساخت و شرایط پمپاژ و تشخیص است. با این حال، تا آنجا که ما می‌دانیم، در واقع هیچ مقاله قبلی در رابطه با PZrM گزارش نشده است. بنابراین، مقایسه غیر مستقیم با توجه به پراکندگی MPهای معدنی انجام شد. مثلا من_th= 6. 8 تا 8. 6 مگاوات سانتی متر−2در Zr MPs/Rh6G/PU، 21 I_th= 75. 8 تا 121. 1 مگاوات سانتی متر−2در Zr MPs/DO11/PMMA، 54 I_th= 3 تا 10 مگاوات سانتی متر−2در MPs ZnO (متوسط افزایش و پراکنده)، 8،55،56 و I_th= 30 مگاوات سانتی متر−2در نانومیله های اکسید روی57 علاوه بر این، برخی از مقالات مربوط به MOF ها (قاب های فلزی-آلی) اخیراً به شرح زیر گزارش شده است: پودر MOF (I_th= 1. 5 میلی ژول سانتی متر−2، پمپاژ دو فوتونی ، تک کریستالی 58 MOF (I_th= 12. 5 nJ سانتی متر−2) ، ذرات 59 و MOF (من_th= 0. 67 mj cm−2). 60 با این وجود ، می توان ادعا کرد که من_thدر فعلی سیستم لیزر تصادفی در مقایسه با دیگران به اندازه کافی کم است.

4. نتیجه گیری

PZRM با استفاده از MPS PS به عنوان قالب با موفقیت ساخته شد. طیف انتشار RHB که در داخل PZRM بارگذاری شده است در شدت های مختلف تحریک اندازه گیری شد ، و مؤلفه گاوسی نوسانات لیزر تصادفی با استفاده از فرآیند تجزیه طیفی به طور مناسب از هم جدا شد_thوادمن_thبه طور گسترده تحت تأثیر اندازه منافذ PZRM و مقدار اضافه شده پودر PZRM قرار گرفت. در واقع ، من_thبه وضوح حداقل را فراهم می کند ، هنگامی که اندازه منافذ نزدیک به طول موج نوسانات لیزر تصادفی بود ، که از Q منطقی خواهد بود_SCAشبیه سازی بر اساس نظریه پراکندگی MIE. آشکار شد که PZRM به عنوان یک پراکنده متخلخل از نظر نوسانات لیزر تصادفی از نمایندگان مجلس ZR برتر خواهد بود.

منابع مالی

تضاد علاقه

سپاسگزاریها

تحقیقات حاضر با حمایت مالی از کمک هزینه های مدیریت در دانشگاه توهوکو (شرکت ملی دانشگاه) انجام شد. این بودجه از MEXT ، ژاپن تحویل داده شد.