Физики создали алмазные зеркала, способные выдержать мощный лазерный луч

Исследователи выгравировали наноструктуры на поверхности тонкого листа алмаза, чтобы создать зеркало с высокой отражающей способностью. Во время эксперимента поверхность выдержала воздействие 10-киловаттного лазера.

В своей работе физики из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона использовали метод травления наноразмерных структур в алмазах, разработанный для применения в квантовой оптике и связи. При помощи ионного луча исследователи выпилили на поверхности алмазного листа размером 3 на 3 мм наностолбики, по форме похожие на подставку для мяча в гольфе. Созданная поверхность обеспечивает отражение 98,9% света.

Исследователи протестировали свойства своего зеркала при помощи лазера непрерывного действия мощностью в 10 кВт. Мощности такого устройства достаточно, чтобы прожечь сталь. Во время эксперимента лазерный луч был сфокусирован в пятно размером 750 мк. Поверхность алмаза без повреждений выдержала такое воздействие, зеркало осталось невредимым.

Исследователи отмечают, что большинство зеркал, которые используются для направления луча в мощных лазерах непрерывного действия сейчас, изготавливаются путем наслоения тонких покрытий из материалов с различными оптическими свойствами. Но если в любом из слоев есть хотя бы один крошечный дефект, мощный лазерный луч прожжет его, и все устройство выйдет из строя.

Монолитное зеркало, созданное из одного материала, уменьшает вероятность возникновения дефектов и увеличивает срок службы лазера, объясняют авторы работы.

Наш подход с зеркалом из одного материала устраняет проблему теплового напряжения, с которой сталкиваются обычные зеркала, образованные слоями из нескольких материалов, при облучении с большой мощностью.

Марко Лонкар, профессор электротехники и один из авторов исследования

Физики полагают, что предложенный подход повысит эффективность существующих мощных лазеров, а также и найдет новые сферы для их применения. Например, такие зеркала можно использовать для производства полупроводников, в промышленности связи и при исследовании космоса.