Ученые разработали новый эффективный материал для лазеров

МОСКВА, 31 окт. Ученые СКФУ улучшили характеристики лазера. По словам авторов, разработка найдет применение во многих областях: от хирургии и косметологии до лазерной резки, сварки и закалки различных материалов. Результаты опубликованы в Ceramics International.

Лазер — это устройство, которое позволяет преобразовать различные виды энергии в энергию монохроматического излучения. Наиболее востребованы сегодня твердотельные лазеры. Они находят применение в различных областях науки и техники, таких как лазерная медицина, навигационные системы и металлургическая промышленность, рассказали в Северо-Кавказском федеральном университете (СКФУ).

Важной деталью лазера является пассивный затвор или модулятор добротности, благодаря которому он может работать в импульсном режиме, то есть накапливать энергию, а затем излучать ее в виде короткого, но мощного импульса длительностью 10-20 наносекунд.

Обычно для изготовления пассивных затворов используют монокристаллы, однако специалисты СКФУ использовали в качестве материала для модулятора добротности керамику на основе иттрий-алюминиевого граната с добавлением хрома. По словам ученых, керамика позволяет снизить себестоимость конечного продукта и задавать нужную форму и размер изделия.

Кроме того, исследователи ввели в кристаллическую структуру граната скандий, что позволило повысить эффективность модуляторов добротности лазера.

"Мы установили, что введение катионов (положительно заряженных ионов) скандия в октаэдрические позиции граната позволяет увеличить конверсию валентности хрома в полтора раза. Это фактически эквивалентно увеличению эффективности модуляторов добротности в полтора раза и позволяет сделать модуляторы добротности более компактными, что необходимо для миниатюризации лазеров. Это также позволяет из одинакового количества исходного материала изготовить больше изделий", — рассказала один из авторов исследования, старший научный сотрудник СКФУ Виктория Супрунчук.

В дальнейшем авторы планируют ввести в матрицу иттрий-алюминиевого граната и другие активаторы для изменения физических и химических свойств материала.