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.

Научный сотрудник Сергей Алышев за измерением параметров нового лазера

«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