04.06.2018

Российские учёные разработали волоконный лазер, не имеющий аналогов за рубежом

Российские специалисты из Научного центра волоконной оптики РАН разработали новый тип оптоволокна. Статья об этом открытии опубликована в издании IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. Новый материал можно будет использовать для создания компактных инфракрасных лазеров.

«Волоконные лазеры генерируют в определённых областях длин волн, и область длин волн 1,6—1,8 микрометров оставалась почти неосвоенной. Совместно с Институтом химии высокочистых веществ РАН, мы создали новый тип волокна для лазеров, генерирующих в новых спектральных диапазонах, недоступных для волоконных лазеров с редкоземельными ионами», — заявил старший научный сотрудник Научного центра волоконной оптики Сергей Фирстов.

Оптическое волокно — это особая разновидность светопроводящих проводов из пластика или стекла. Типичный оптоволоконный кабель состоит из двух слоёв: сердечника, непосредственно отвечающего за проведение пучка света, и оболочки, обладающей чуть меньшим индексом преломления, чем сердечник, и потому мешающей свету «убежать» в произвольном направлении.

Относительно недавно оптическое волокно начали использовать не только как современный заменитель традиционного медного провода, но и как основу так называемых волоконных лазеров.

Волоконные лазеры отличаются компактными размерами и значительной мощностью, едва ли не единственный их недостаток — довольно сложный процесс изготовления. Чтобы сделать из кусочка оптоволокна рабочее тело лазера, нужно закрыть его с обеих сторон полупрозрачными зеркалами и «засеять» атомами редкоземельных элементов — они будут взаимодействовать со светом, проходящим по волокну, и превращать его в импульсы лазерного излучения.

Проблема в том, что каждый «набор» атомов редкоземельных элементов способен порождать импульсы строго определённых характеристик. До настоящего времени, как отмечает Фирстов, у учёных не было материала, который бы позволял порождать лазерные импульсы в ближней части инфракрасного спектра, интересной с точки зрения разработки систем передачи и обработки данных.

Российские учёные установили, что «инфракрасный лазер» можно создать, если использовать кварцевое оптоволокно с добавлением оксида германия и висмута. Сочетание этих веществ перемещает спектр лазерного излучения в ближнюю часть инфракрасного диапазона.

Первые прототипы нового лазера способны вырабатывать пучки излучения с длиной волны 1,7 микрометра при мощности в несколько ватт и КПД до 30%. По словам авторов проекта, новый лазер пока не имеет зарубежных аналогов.

Анна Керман

Источники:

1. 22century.ru