Sherniyozov Anvarjon Axmedjonovichning
fan doktori (DSc) dissertatsiyasi himoyasi haqida e’lon
I. Umumiy ma’lumotlar.
Dissertatsiya mavzusi, ixtisoslik shifri (ilmiy daraja beriladigan fan tarmog‘i nomi): “Kompozit faol muhitli quyosh lazerlarida issiqlik effektlarning tadqiqi”, 01.04.11 – Lazer fizikasi (fizika-matematika fanlari).
Dissertatsiya mavzusi ro‘yxatga olingan raqam: B2024.3.DSc/FM280.
Ilmiy maslahatchi: Payziev Shermaxamat Dalievich, fizika-matematika fanlari doktori, professor.
Dissertatsiya bajarilgan muassasa nomi: Ion-plazma va lazer texnologiyalari instituti.
IK faoliyat ko‘rsatayotgan muassasa nomi, IK raqami: Ion-plazma va lazer texnologiyalari instituti, DSc.02/30.12.2019.FM/T.65.01
Rasmiy opponentlar: Azamatov Zokirjon Taxirovich, fizika-matematika fanlari doktori, professor; Davletov Ikrom Yusubovich, fizika-matematika fanlari doktori, professor; Semenov Denis Ivanovich, fizika-matematika fanlari doktori, dotsent.
Yetakchi tashkilot: O‘zbekiston milliy universiteti.
Dissertatsiya yo‘nalishi: nazariy va amaliy ahamiyatga molik.
II. Tadqiqotning maqsadi dopant ionlari orasida energiya uzatish samaradorligini, issiqlik effektlarini, lazer kvantronlarini ishlab chiqishda yangi konfiguratsiyalarini tadqiq qilish hamda kompozit faol muhitni eksperimental va simulyasiya modeliga asoslangan yondashuvlar bilan o‘rganish orqali quyosh bilan optik damlanadigan lazerlarning chiqish xarakteristikalarini yaxshilash va samaradorligini oshirish.
III. Tadqiqotning ilmiy yangiligi:
Ce:Nd:YaG lazer sterjenida energiyaning Ce ionlaridan faol Nd ionlariga o‘tkazishning umumiy samaradorligi 76% ni tashkil qilishi aniqlangan;
lazer sathlaridagi temperaturaga bog‘liq bo‘lgan energetik sathlararo bandlikning lazerning chiqish quvvatiga ta’sirini hisobga olish imkonini beruvchi fazoga bog‘liq bo‘lgan lazer tezlik tenglamalariga asoslangan nazariy yondashuv ishlab chiqilgan;
Monte-Karlo fotonlarini kuzatish, temperaturaga bog‘liq bo‘lgan invers bandlikni hisobga oladigan tezlik tenglamalari va uch o‘lchovli issiqlik o‘tkazuvchanlik tenglamalari yordamida bo‘ylama optik damlanadigan Ce:Nd:YaG lazerlari uchun simulyasiya modeli ishlab chiqilgan;
quyosh lazerlarining ikki turli ionlar bilan doplangan faol muhitlarda lazerning ishlashi yomonlashuviga asosiy sabab lazer sterjeni old qismidagi yuqori termal yuklanish ekanligini aniqlash orqali termal ta’sirlarning populyasiya inversiyasiga ta’sir qilish mexanizmlari ko‘rsatilgan;
ilk bor 3 mm diametrli kompozit strukturali YaG/Ce:Nd:YaG/YaG asosidagi quyosh lazeri uchun 593 W kirish quyosh quvvati va 900 W/m2 nurlanish bilan ko‘p modali rejimda 8.5 W tartibdagi lazer chiqishi olingan, tegishli optik konvertatsiya samaradorligi 1.43% ni tashkil etgan. Ushbu konfiguratsiya uchun 600 W optik damlash quvvati darajasida 3.95% quyoshdan lazerga o‘tkazish samaradorligi erishish mumkinligi simulyasiya tadqiqotlari orqali ko‘rsatilgan;
ilk bor 5 mm diametrli kompozit strukturali YaG/Nd:YaG/YaG asosidagi quyosh lazeri uchun 823 W kirish quyosh quvvati va 925 W/m2 nurlanish bilan ko‘p modali rejimda lazer chiqish quvvati 13 W ni, tegishli optik konvertatsiya samaradorligi 1.57% ni tashkil etgan;
optik damlash samaradorligini 20% ga oshirishni ta’minlaydigan yangi quyosh lazer kvantroni taklif qilingan bo‘lib, differensial samaradorlik 3.79% dan 4.8% gacha oshirilgan, maksimal chiqish quvvati 600 W optik damlash darajasida 40% ga ko‘tarilgan bo‘lib, konversiya samaradorligining sezilarli darajada oshishiga erishilgan;
ilk bor murakkab strukturali kompozit faol muhitlar asosida quyosh nuri bilan optik damlashda ishlaydigan lazerlarning simulyasion modeli ishlab chiqildi.
IV. Tadqiqot natijalarining joriy qilinishi. Kompozit faol muhitli quyosh lazerlarida issiqlik effektlarining tadqiqi bo‘yicha olingan ilmiy natijalar asosida:
Ce:Nd:YaG lazer sterjenida Ce ionlaridan faol Nd ionlariga energiya uzatish samaradorligini aniqlash bo‘yicha olib borilgan tadqiqot natijalaridan xorijiy nashrlardagi 25 ga yaqin tadqiqotlar (Liang, Dawei, et al. “Most efficient simultaneous solar laser emissions from three Ce: Nd: YaG rods within a single pump cavity.” Solar Energy Materials and Solar Cells 246 (2022), IF = 6.3; 2. Cai, Zitao, et al. “Efficient 38.8 W/m2 solar pumped laser with a Ce: Nd: YaG crystal and a Fresnel lens.” Optics Express 31.2 (2023). IF = 3.2; 3. Ichiba, Kensei, et al. “X-ray-Induced scintillation properties of nd-doped Bi4Si3O12 crystals in visible and near-infrared regions.” Materials 15.24 (2022). IF = 3.4]; 4. Zeng, Kai, et al. “Material removal and surface damage mechanisms in micro drilling of Nd: YaG material.” Journal of Manufacturing Processes 90 (2023). IF = 6.1; 5. Zheng, Xinyu, et al. “Highly transparent Ce: Nd: YaG ceramic with good light conversion capacity for solar-pumped solid-state lasers.” Optics Express 32.10 (2024): 18352-18365. IF = 3.2 va boshqalar) da foydalanilgan. Olingan natijalardan foydalanish Ce: Nd: YaG quyosh lazerlari ustida olib borilgan eksperimental tadqiqotlarda umumiy samaradorlikni 1.6 barobargacha oshirish va lazer chiqish xarakteristikalarini tahlil qilish imkonini bergan.
Ce: Nd: YaG quyosh lazerining bo‘ylama optik damlanganda pastki lazer sathlaridagi termal bandlikning ta’sirini o‘rganishda olingan natijalar xorijiy nashrlardagi 8 ta ilmiy tadqiqotlar (1. Garcia, Dário, et al. “Lowest-threshold solar laser operation under cloudy sky condition” Renewable Energy 210 (2023), IF = 9.0; 2. Liang Dawei, et al. “Lowest threshold solar-pumped Ce: Nd: YaG laser with 2.06% solar-to-TEM00 mode laser conversion efficiency.” Solar Energy Materials and Solar Cells 270 (2024). IF = 6.3; 3. Catela, Miguel, et al. “Stable emissions from a four-rod Nd:YaG solar laser with±0.5 tracking error compensation capacity.” Photonics. Vol. 10. No. 9. MDPI, 2023, IF = 2.1 va boshqalar) da qo‘llanilgan. Natijada quyosh lazerlari chiqish xarakteristikalariga termal bandlikning ta’sir mexanizmlarini baholash imkonini bergan.
Quyosh lazerlarining samaradorligini oshirish bo‘yicha tadqiqot natijalariga ko‘ra:
Nd:YaG asosidagi faol elementning konsentrlangan quyosh nurlanishi orqali ko‘ndalang optik damlanadigan retro-reflektorli va retro-reflektorsiz quyosh lazerining konfiguratsiyasi taklif qilingan va ushbu ixtiro uchun O‘zbekiston Respublikasi Intellektual mulk agentligidan “Ko‘ndalang optik damlanadigan quyosh lazerlarining o‘zgartirish samaradorllgini oshiruvchi qurilma” (Patent № IAP 06737, ro‘yxatga olingan 13.01.2022) patent olingan. Taklif etilayotgan qurilma, ko‘p o‘tishli optik damlash tufayli, issiqlik o‘tkazuvchanligi nisbatan past bo‘lgan boshqa lazer materiallaridan ham foydalanishga imkon beradi, bu lazer materiallar shu paytgacha quyosh bilan optik damlashda faol element sifatida ko‘rib chiqilmagan. Bundan tashqari, taklif etilayotgan qurilma bir vaqtning o‘zida turli lazerli faol muhitlarni optik damlash orqali ko‘p modali lazerni yaratishga ham imkon beradi.
parabolik konsentratorlardan foydalangan holda ko‘ndalang optik damlash sxemasiga ega ko‘p elementli quyosh lazerining konfiguratsiyasi taklif qilingan va ushbu ixtiro uchun O‘zbekiston Respublikasi Intellektual mulk agentligidan “Ko‘ndalang damlanadigan quyosh lazeri” patenti olingan (Patent). № IAP 07425, 31.07.2023). Taklif etilayotgan qurilmadan foydalanish yuqori samarali quyosh nurlari bilan ishlaydigan lazerlarni yaratishga imkon beradi, ularning quvvati ishlatilgan konsentrator maydonining ortishi bilan mutanosib ravishda ortadi.