Лазерный станок с ЧПУ Laser TVM-100WA

Лазерный станок с ЧПУ Laser TVM-100WA

Станок лазерной резки с ЧПУ Laser TVM-100WA предназначен для резки и гравировки различных материалов. Построен на базе лазера СО2 с длиной волны 10,6мкм. Мощность лазерной установки до 180 ватт. Станок режет фанеру, оргстекло, поролон, гипсокартон и другие материалы различной толщины. Луч лазера дает очень тонкий рез по всей толщине материала. Высокая универсальность лазерного станка Laser TVM-100WA пригодится в любом производстве, а невысокая цена делает его доступным предприятиям и частным лицам.

Устройство лазерного станка Laser TVM-100WA

Станок состоит из базовой опорной рамы, по которой перемещается вперед-назад портал с лазерной установкой. Внутри портала находятся ось X и Z. В комплект станка входит коодинатный стол, система ЧПУ, лазер СО2, чиллер(охлаждение лазера), компрессор, система подготовки воздуха.

Система ЧПУ станка на базе лазерного контроллера

Система ЧПУ лазерного станка построена на контроллере нового поколения RuiDa. Система предназначена для фигурной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

Комплектация лазерного станка

1. Координатный стол с системой ЧПУ
2. Лазерный излучатель CO2
3. Чиллер для охлаждения лазера
4. Аварийный датчик прекращения подачи жидкости охлаждения
5. Воздушный компрессор — для создания струи из сопла объектива
6. Система очистки воздуха от механических примесей и конденсата

Свойства лазеров СО2

Лазеры CO2 работают на газовых смесях углекислого газа, гелия, азота. CO2 лазеры генерируют волны длиной 10,6 мкм и создают лазерное излучение высокой мощности. Лазерный луч излучается благодаря молекулам углекислого газа СО2, отсюда и название лазера. Лазеры СО2 используются для резки и гравировки большого диапазона материалов, например: фанера, оргстекло, фторопласт, мдф, гипсокартон, поролон, сталь.

Обслуживание Laser TVM-100WA

Обслуживание лазерного станка в основном сводится к чистке и промывке зеркал и линз объектива лазерной установки. По мере необходимости проводится корректирующая юстировка системы зеркал. Линзы и зеркала рекомендуется промывать при помощи смеси спирта и эфира, или чистым спиртом. Протирка мягкими, неворсистыми салфетками допускается в крайнем случае при устойчивом загрязнении. Рельсовые направляющие и зубчатая рейка координатного стола должны содержаться в чистоте и смазке.

Скорости резки на станке Laser TVM-100WA

Мощность лазера 100 ватт. Скорости резки лазером могут отличаться в зависимости от качества разрезаемого материала.

Подробности

Станок Laser TVM-100WA сконструирован по расширяемой схеме. Т.е. приобретая станок с лазером малой мощности можно самостоятельно, путем установки соответствующих лазерных трубок и некоторых дополнений, увеличивать мощность до максимальной возможной.

Лазерный станок с числовым программным управлением Laser TVM-100WA предназначен для предприятий и частных лиц. Лазер СО2 установленный на станке дает возможность резать огромный спектр различных материалов.

На станок Laser TVM-100WA распространяется гарантия безотказной работы 1 год. По желанию заказчика возможно изготовление специальных комплектаций и размеров.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

• Максимальные размеры стола 1600х2500мм
• Точность резки, мм — +/- 0,3
• Скорость перемещения портала — 10000 мм/мин
• Ускорение — 0,8 м/с 2
• Мощность лазера — до 180 ватт
• Вес — не более 400 кг

Фотоинформация

Цены и комплектации

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

• Координатный стол с системой вентиляции
• Лазер СО2
• Чиллер
• Датчик потока охлаждения
• Компрессор
• Система подготовки воздуха
• Система числового управления лазерным станком нового поколения RuiDa. Система предназначена для лазерной резки и гравировки. Включает в себя контроллер, пульт управления и дизайнерскую программу RDWorks. Дизайнерская программа позволяет создавать геометрические фигуры резки любой сложности, автоматически генерировать файлы гравировки по загруженному изображению. Поддерживаемые векторные форматы: dxf, ai, plt, dst, dsb и др., форматы изображений: bmp, jpg, gif, png.

Адрес производства:
429430, Чувашия
г. Козловка, ул. Совхозная, 20

DIY система охлаждения для ЧПУ фрезера

Ребят, мы построили систему охлаждения для своего ЧПУ и делимся с вами всей документацией на случай, если вы захотите такую же.

Настал тот день, когда появилась возможность привести в порядок охлаждение шпинделя: вышел из строя китайский насос. И мы подумали, что пора перестать прятать канистру с тосолом и насосом под станком и сделать что-то, что было бы не стыдно поставить на видное место. Мы же бюро промышленного дизайна, в конце концов!

Вот так выглядело хозяйство сразу после поломки:

Такая канистра прогревалась до 60С, если станок работал 5-6 часов зимой, и до 70С летом. При этом температура корпуса шпинделя по показаниям инфракрасного термометра имела температуру в сопоставимом диапазоне: от 60 до 75С. Этого хватало впритык, но в ближайшие пару недель виднелся довольно большой заказ на обработку и мы приняли решение сделать охлаждение с запасом.

У нас в закромах оставалась кое-какая водопроводная мелочь и пара красивых биметаллических термометров от одного из прошлых проектов, которые хотелось уже куда-то приобщить. Также у нас довольно дорогая электроэнергия и совсем дешевая холодная вода, поэтому водопроводную мелочь мы решили пустить на организацию второго контура, который бы остужал тосол.

Справа от станка у нас висит щит с электрикой: частотный преобразователь, блоки питания, дампер и прочее. Все смонтировано на листе оргстекла, вырезанного лазером, и мы не стали отходить от заданной стилистики.

После пары часов моделинга получилась вот такая схема:

• На левой стенке располагаются две «американки» на 1/2″ для подключения проточной воды. К ним присоединены переходники с цангой на силиконовую трубку 10мм, которая спиралью продевается в отверстия кассеты (та, что с ручкой).
• По силиконовой трубке будет течь проточная холодная вода и через стенку трубки остужать тосол. Не супер эффективно, но в нашем случае вполне достаточно.
• Вся конструкция подвешивается к стене, поэтому в дно бака вмонтирован кран на 1/2″ для слива на случай, если потребуется все снять для обслуживания или просто перевесить.
• Биметаллические термометры справа тоже имеют резьбу 1/2″ и закреплены контр-гайкой через силиконовую прокладку. На гильзу верхнего термометра будет литься теплый хладагент, и термометр будет показывать его температуру на входе. Гильза нижнего термометра расположена рядом с входным отверстием погружного насоса и показывает температуру выходящего потока.

Суммарно получилось 12 деталей различной толщины: боковые детали и дно решено было сделать из листа толщиной 10мм чтобы было удобнее сверлиться и нарезать резьбу, а заднюю стенку и лицевую панель — 6мм. Мы подготовили контуры для раскройки в DXF, составили спецификацию и отправили нашим друзьям на лазерную резку. На следующий день получили детали и примерно половину дня потратили на сверление граней, нарезание резьбы и снятие фасок.

Затем провели пробную сборку:

Все отлично собралось, и на следующий день мы поехали забирать погружной насос из пункта выдачи интернет-заказов. Выбран был насос для фонтанов ЗУБР ЗНФЧ-20-1.6. Довольно компактный и с характеристиками как раз под нашу задачу.

Пришло время финальной сборки. Все стыки проклеили, винты затянули и оставили сушиться. Видео сборки можно посмотреть вот здесь:

Все просушилось, и мы успешно установили агрегат. Теперь это выглядит вот так:

• 12 деталей из оргстекла
• 2 фитинга «американка» на 1/2″
• 2 биметаллических термометра
• 1 кран на 1/2″
• 5 силиконовых прокладок на 1/2″
• россыпь крепежа М4х0,5
• тюбик силиконового герметика
• 4 метра силиконовой трубки 10мм
• погружной насос ЗУБР ЗНФЧ-20-1.6

Общая стоимость: около 6 тыс.руб.

Всю документацию, включая модель и развертки в DXF для лазерной резки мы собрали в архив и разместили вот здесь:

А еще мы открыли канал в Telegram для вопросов по сборке и предложений по модернизации.

Как построить ПК мечты на СВО — мой опыт и советы для тех, кто решил сделать кастом СВО

Давно хотел написать свой обзор про историю ПК мечты. Даже делал года 2 назад видео, но так и не опубликовывал нигде. Сейчас же собрался с мыслями, поскольку решил делать другой проект. Почему так пафосно? Все просто. Мой ПК уже видело больше 250 тыс. человек на ютубе в ролике Бригмана.

реклама

Тогда я долго выбирал комплектующие и не вижу особого смысла их повторять, ведь в ролике бригмана об этом все рассказано, да и какой смысл говорить о комплектующих 2017 года в 2021?) В этой статье я хотел бы поделиться прежде всего своим опытом собирания и эксплуатации кастомного СВО в ПК компонентах. А за 4 года есть чего рассказать 😉

Почему пришлось перейти на кастом?

реклама

В первую очередь, по дефолту в ПК стояли заводские СВО. Deepcool Captain, который шел вместе с корпусом Deepcool Genome и 1080 TI Sea Hawk на которой с завода стояло Корсаровская СВО. Так вот, при стоимости модели Sea Hawk на 20% дороже обычного воздушного охлаждения, Корсаровская СВО приказала долго жить через год. Нет, конечно эта СВО хороша и исправно работала, однако где-то или как-то из нее испарилось немного охлаждающей жидкости и эффективность охлаждения упала значительно. Видеокарта в играх стала греться с 65 изначальных до 85 градусов, а где-то и до 88 по цельсию. Такой расклад конечно же не устраивал, а с учетом того, что на этих картах водоблок маленький и охлаждает только чип, а все остальное охлаждает турбинка , то о какой-либо замене на вертушки речи идти не могло, поскольку радиатор сильно упрощенный. Перед мной стоял выбор — купить полностью блок воздушного охлаждения с радиатором или поставить кастомное СВО. Я подумал — вот он шанс и решился на второе.

Из чего состоит кастомное СВО ?

Временно пришлось демонтировать видеокарту с СВО и поставить воздушку, пока приобретались все компоненты. А вот тут расскажу подробнее из чего состоит кастом СВО.

реклама

1) Радиатор, минимум 240мм — на два вентилятора 120мм, соответственно вентиляторов тоже два;)

Лучше не экономить и купить 360 мм радиатор.

Хорошие вентиляторы — дорогое удовольствие, однако есть варианты по оптимальной цене/качество. Я покупал Xilence Performance A+ RGB, которые за 4 года никаких проблем не принесли. Свою функцию выполняют, не шумные и намного интереснее по цене в сравнении с именитыми брендами. Однако есть одно но. Корпус не особо был защищен от пыли и в одну из вертушек забилась пыль, от чего она начала «скрежетать». Лечится недуг снятием крыльчатки, очисткой места фиксации крыльчатки тряпочкой для протирки и зубочистки и последующей смазкой маслом от машинки для стрижки волос. То есть берешь зубочистку, обтягиваешь ее тряпочкой и протираешь посадочное место крыльчатки, пока тряпочка не останется чистой, а затем капельку масла. Вентилятор ожил!)

реклама

2) метра два трубок

Трубки желательно именитых брендов, ибо дешевые быстро тускнеют

3) фитинги, соединители трубок со всем остальным — 4 на радиатор, 4 на резервуар, 4 на водоблок — 12.

Обратите внимание, что фитинги бывают для мягких и жестких трубок. Обязательно перед покупкой этот вопрос проясните.

4) Резервуар — это там где водичка красуется. Особого сокрального смысла не имеет, в основном для красоты и удобства контроля объема жидкости в системе.

5) Водоблок — собственно в то во что попадает видеокарта 😉

Лучше выбирать полного закрытия карты, так ни один компонент не перегреется. Подбирать по модели видеокарты и тут желательно брать брендовый, поскольку некачественный может потечь.

Мой кастом водоблок —

6) Жидкость. Я брал фирменную. Да многие скажут что обычная дистиллированная норм и я первый раз залил именно ее, однако почему-то в водоблоке через пару недель возникла флора из водорослей 🙂 Фирменная тоже не вся хороша, не бери никогда с перламутровым эффектом! Не ну смотрелась месяц она шикарно, а потом перламутр осел и все. Каналы забились, тепло не уходило. Также многие жалуются на то что жидкость может вообще вступить в реакцию и поменять цвет или окислиться. Читай отзывы перед покупкой!

Вторую жидкость, которую я приобрел была Alphacool Eiswasser Crystal Green UV-active premixed coolant . Подумал, что раз перламутра нет, значит все ОК. Оказалось не совсем. Жидкость для СВО Alphacool Eiswasser Crystal Green UV-active premixed coolant тоже дает осадок через 2 месяца эксплуатации и пришлось снова промывать пк. Мой выбор в будущих сборках — прозрачная фирменная жидкость.

Сразу говорю. Ставить жесткие акриловые трубки в домашних условиях ну такое. Очень капризные они, плюс их нужно греть, гнуть и обязательно в ходе процесса с десяток лопнет, пока набьете руку. На первую сборку лучше бери обычные мягкие. Они легкие в монтаже, лояльны к ошибкам, их всегда можно прямо в пк подрезать или изменить положение. С жесткими трубками нужно быть ювелиром, в прочем это и так очевидно.

Как собирать кастомное СВО?

1) Выбираем места в корпусе для крепления компонетов.

2) Монтируем радиатор. Обычно ставится сверху или на передней панели.

3) прикручиваем к нему вентиляторы.

4) Устанавливаем резервуар с помпой. Обычно в середине корпусе. В классике сзади за задней крышкой. Во многих корпусах там даже отверстия под трубки есть и крепежная панель.

5) Устанавливаем водоблок на видеокарту/ процессор.

6) Устанавливаем видеокарты с процессором в посадочные места материнской платы.

7) Соединям трубками и фитингами все компоненты.

8) Заливаем жидкость в резервуар с помощью специальной бутылочки с длинной насадкой, похожей на усико, или на край из шприца. Когда резервуар наполнен, включаем ПК, чтобы СВО начала прогонять жидкость через себя и постепенно заливаем новую в резервуар. В оконцове закрываем пробочкой резервуар и все.

Бутылочка для заправки СВО-

Вот так преобразился ПК после установки кастом СВО —

Какую мудрость я приобрел за эскплуатацию кастомного СВО:

1) То что СВО ненадежна — миф. Да, конечно с заводской СВО на ВК мне не повезло, но это брак. За 4 года процессорная СВО в идеале. Кастом ни разу не подвел. Есть моменты в плане капризности. Вода может высыхать. Жидкость распадаться и элементы оседать. От чего эффективность охлаждения сильно падает. При выборе жидкости — я смотрел на красоту. Взял с пурупрным эффектом и весь этот эффект через месяц осел в водоблоке. Полагаю что такие жидкости нужны лишь для рекламных стендов. Практичности мало. Бери прозрачную и обслуживай раз в год, меняя ее полностью на новую.

Важно, если берешь заводскую СВО, смотри, чтобы была возможность обслуживать. В моем случае с необслуживаемой СВО случилась беда. Вода высохла, при попытке ее добавить — потерялась герметичность и я так и не смог реанимировать эту СВО.

И да, для обслуживания СВО, промывки, протирки, да и для всех микросхем в пк есть замечательная вещь о которой мало кто знает и стоит копейки — изопропиловый спирт. В отличие от воды или всяких лосьонов не сделает КЗ никогда, ведь быстро испаряется.

2) Стоимость сборки кастомной СВО просто космическая. Я собрал СВО за 20к, когда ТОП видеокарта стоила уже с СВО 55к. Сейчас конечно видекарты стоят в 3 раза дороже и будет не такая разница, но за эти же деньги можно как-то интереснее обыграть дизайн или докупить что полезное для производительности ПК. Брать видеокарту с водоблоком еще более дорогое решение. Если кастомный водоблок можно найти за 10 тыс., то заводской вариант стоит в 2-3 раза дороже и далеко не факт что будет качественнее именитых брендов кастомного СВО, да и по дизайну не всегда удачен.

В нынешних реалиях разница между кастом СВО и воздушным охлаждением примерно в 3 раза в пользу первого. Заводское дешевле на 30% примерно.

3) Сложность сборки кастомного СВО, а именно поиска всех необходимых комплектующих. Мы же о красоте говорим, поэтому тут важны детали и как правило набор из всех нужных деталей крайне сложно найти в одном магазине. Есть конечно готовые наборы, но они еще дороже. Я экономил и большую часть купил на Аллиэкспресс, при этом Почта России никогда не отличалась мобильностью, поэтому какие-то фитинги ждал месяц, когда все остальное было на месте, а пробку для резервуара вообще не дождался и некоторое время жил без нее, потом конечно пришла.

Заводская СВО покупается в магазине и устанавливается не сложнее чем воздушное охлаждение.

4) Советовал бы я собирать кастом СВО в новом ПК? Для дешевых сборок нет. Объясню почему. СВО красивая — спору нет, но эта красота стоит просто баснасловных денег. Практической эффективности от нее мало, поскольку среднее современное железо имеет низкий TDP. В средних пк (до 150к вместе с видеокартой) СВО просто нечего охлаждать сейчас, а средства, которые можно сэкономить лучше потратить на топовый корпус или иной моддинг. Единственное на что я бы потратился — это красивое готовое СВО на процессор. Башенные куллеры смотрятся крайне убого в современных моддинговых сборках, а дизайн видеокарт на воздушном охлаждении наоборот стал намного красивше 2017 года.

Другое дело, когда твой бюджет не ограничен. У тебя топове железо и ты прекрасно понимаешь, что 16 ядерный процессор в вечных рендерах воздушное охлаждение не охладит. Здесь вариантов особо нет. Заводская СВО с радиатором 240, 360мм или вариант для энтузиастов — кастом 😉 Сколько в настоящих реалиях собрать топовый ПК и сколько на него стоит СВО — в моем следующем обзоре, если этот зайдет. Твой лайк даст понять мне, что стоит продолжать дальше писать 😉

В заключение еще немного фоток Уранового реактора 😉

А вот мой видеоотчет по установке СВО. Давно отснял, но не стал публиковать, ибо снял любительски, да и на мой ютуб канал не загрузишь т.к. он посвящен обзорам ПК игр в средневековом сеттинге, в основном ММОРПГ, кстати заходи;)

Лазерное охлаждение помогло получить бозе-конденсат взаимодействующих фотонов

Американские ученые теоретически показали, что при лазерном охлаждении системы двухуровневых атомов часть испускаемых фотонов переходит в так называемую «системную моду» — бозе-конденсат взаимодействующих частиц. Свойства такого фотонного газа существенно отличаются от фотонного газа излучения абсолютно черного тела и позволяют моделировать более сложные системы подобно бозе-конденсатам холодных атомов. Статья опубликована в Physical Review A, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

Чтобы охладить облаков атомов до сверхнизких температур, физики направляют на них лазеры, полагаются на эффект Доплера и спонтанное комбинационное рассеяние. Частота лазера при этом выбирается чуть ниже частоты резонансного перехода, отвечающего комбинационному рассеянию. В результате те атомы, которые движутся навстречу фотонам лазера, попадают в резонанс, излучают и охлаждаются — из-за эффекта Доплера частота падающего света немного повышается и сравнивается с резонансной, а энергия фотона, излучаемого при комбинационном рассеянии, в большинстве случаев превышает энергию поглощенного фотона. Получается, что «недостающую» энергию приходится заимствовать из кинетической энергии атома. С другой стороны, атомы, которые движутся в противоположном направлении, со светом практически не взаимодействуют. В результате многократного повторения процессов рассеяния кинетическая энергия атомов заметно снижается; минимальная температура, которую можно получить с помощью такого метода, достигает 500 микрокельвинов. С помощью еще более хитрых методов эту температуру можно понизить еще на два порядка, вплоть до 10 микрокельвинов. Подробнее про лазерное охлаждение можно прочитать в статье «Демон Максвелла: наука невозможного» или послушать в рассказе физика Владимира Мележика.

Процессы рассеяния, благодаря которым охлаждаются атомы конденсата

Chiao-Hsuan Wang et al. / Phys. Rev. A

Как правило, основная цель подобного охлаждения — получить облако атомов, которые перешли в одно и то же квантовое состояние, и исследовать их поведение в подобных необычных условиях. Такое состояние называют конденсатом Бозе — Эйнштейна. Бозе-конденсаты активно исследуются с тех пор, как их впервые получили в лаборатории, и в настоящее время ученые открыли в них множество интересных явлений. Например, оказалось, что с помощью бозе-конденсатов можно моделировать космологическую инфляцию и черные дыры, получать ридберговские поляроны и трехмерные скирмионы, и даже использовать для квантовых вычислений. В то же время, поведению фотонов, которые остаются после охлаждения конденсата, уделялось сравнительно мало внимания, хотя некоторые работы указывали на то, что в них также должны наблюдаться необычные явления.

Группа ученых под руководством Чиао Сюань Вана (Chiao-Hsuan Wang) постарались закрыть этот пробел и сосредоточилась в своей статье на термодинамических свойствах фотонов, которые излучаются при охлаждении атомов, помещенных в микрополость. Для простоты физики теоретически рассмотрели систему атомов, имеющих два энергетических уровня и взаимодействующих с монохроматическим (одноцветным) лазерным излучением. Фотоны, которые излучаются в ходе доплеровского охлаждения такой системы, разбиваются на две группы (моды). В одну группу входят «оптически тонкие» фотоны, которые свободно проходят сквозь облако атомов и позволяют ему охлаждаться по описанному выше сценарию (так называемая «фоновая мода», «bath» mode). В другую группу попадают «оптически толстые» фотоны, которые быстро поглощаются облаком и не дают ему охлаждаться («системная мода», «system» mode). Как показали авторы статьи, несмотря на короткую продолжительность жизни, фотоны из второй группы обладают интересными термодинамическими свойствами.

Схема исследуемой системы

Chiao-Hsuan Wang et al. / Phys. Rev. A

Для моделирования системы ученые использовали «метод квантовых прыжков» (quantum jump method), который заключается в следующем. На первом шаге программа рассчитывает эволюцию волновой функции системы под действием модельного гамильтониана, то есть находит ее квантовую траекторию. В каждый момент времени система находится в конкретном состоянии, однако с некоторой вероятностью может «перепрыгнуть» в соседние состояния, дискретно изменяя свои параметры. Затем квантовые траектории, полученные при разных исходных значениях параметров, усредняют, и на основании этого усреднения рассчитывают матрицу плотности вероятностей системы. Для простоты физики пренебрегали взаимодействием между фотонами лазера и фотонами «системной моды», а также рассматривали предел низкоэнергетических возбуждений, в котором частота Раби, ответственная за колебания населенности энергетических уровней системы, много меньше «расстройки», то есть разницы между резонансной частотой и частотой лазера.

Помещенные в такие условия атомы постепенно охлаждаются, излучая фотоны «фоновой моды», и достигают теплового равновесия при температуре T, которая определяется величиной «расстройки» и временем жизни возбужденного состояния. После установления равновесия в системе появляется «системная мода», фотоны которой рассеиваются на атомах, переходят в фотоны «фоновой моды» и обратно, а также участвуют в более сложных процессах рассеяния. Оказывается, что эти фотоны ведут себя как бозе-конденсат взаимодействующих частиц — их функция распределения совпадает с функцией распределения Бозе — Эйнштейна и полностью описывается температурой и химическим потенциалом. Важно отметить, что фотоны «системной моды» заимствуются из излучения охлаждающего лазера, а охлаждаемые атомы служат для них своеобразным энергетическим резервуаром. Поэтому возникающий фотонный газ существенно отличается от хорошо изученного излучения абсолютно черного тела — в этом случае атомы тела служат для газа как источником энергии, так и источником частиц. Функция распределения такого газа имеет повторяет распределения Максвелла для скоростей атомов тела, а его температура всего лишь отражает температуру тела. Для «системной моды», исследованной учеными, это не так. Более того, химический потенциал излучения абсолютно черного тела строго равен нулю, а для «системной моды» он положителен. Это указывает на взаимодействие между фотонами газа.

Состояние фотонного газа в зависимости от параметров лазера — «расстройки» и частоты Раби. Желтая область — бозе-конденсат взаимодействующих фотонов (наиболее интересное состояние), синяя область — квазитемпературное распределение, зеленая область — усиление лазерного излучения