Международная команда исследователей предложила новый способ обработки кристаллов для инфракрасных лазеров. Вместо привычных покрытий они использовали фемтосекундный лазер, чтобы изменить поверхность материала. Такой подход повысил пропускание света и сделал устройства надежнее.
В лабораториях России, Китая, Испании и Германии ученые нашли способ, как избавиться от главной проблемы инфракрасных лазеров — потерь света на границе кристаллов. Раньше для этого наносили специальные просветляющие покрытия, но они быстро выходили из строя под мощным лазерным лучом. Теперь исследователи решили пойти другим путем: перестроить саму поверхность кристалла. Об этом пишет журнал Applied Surface Science. В проекте участвовали специалисты Дальневосточного федерального университета, ИАПУ ДВО РАН, научные центры Новосибирска и зарубежные партнеры.
В эксперименте использовались нелинейные кристаллы BaGa₄Se₇ — селенид галлия и бария, которые широко применяются в перестраиваемых инфракрасных лазерах.
В Министерстве науки и высшего образования России объясняют: кристаллы для инфракрасных лазеров могут менять длину волны от 0,5 до 17 микрометров. Но высокая преломляющая способность приводит к большим потерям света на границе с воздухом. Раньше для борьбы с этим наносили покрытия, но они быстро разрушались, и оборудование теряло эффективность и срок службы.
Теперь ситуация меняется. Фемтосекундный лазер действует сверхкороткими импульсами и запускает самоорганизацию материала. На границе кристалла и воздуха появляется плавный переход, который почти полностью убирает отражение. Свет проходит без серьезных потерь. Дополнительные покрытия больше не нужны, а кристаллическая структура остается неизменной. Профильные научные издания отмечают: оптические свойства наноструктурированных участков не менялись даже после года хранения в обычных условиях. Это говорит о долгосрочной стабильности результата.
Рост пропускания с 65% до 80% был зафиксирован только для диапазона коротковолнового инфракрасного излучения (1–3 мкм) и при обработке обеих сторон кристалла; это не означает аналогичного эффекта во всем спектре 0,5–17 мкм.
Доцент Станислав Гурбатов из Дальневосточного федерального университета считает, что лазерная самоорганизация открывает новые возможности для оптических параметрических генераторов, усилителей и других устройств на инфракрасных нелинейных кристаллах. Такой подход может стать решающим для производителей лазерной техники, которые хотят повысить надежность и срок службы оборудования. В независимых публикациях отмечают: пока нет сведений о серийном внедрении или патентах на эту технологию, но авторы связывают ее с ростом характеристик лазерных систем.
Для Испании, где фотоника и лазерные технологии развиваются особенно быстро, такие инновации — шанс укрепить позиции научных центров и внедрить более эффективные решения в промышленности и медицине. Спрос на точные лазерные системы растет, и отказ от уязвимых покрытий в пользу структурной модификации кристаллов выглядит логичным шагом вперед. Это снижает расходы на обслуживание и делает оборудование устойчивее к интенсивной работе — особенно важно для европейских производителей и лабораторий.
Ставка на глубокие изменения в структуре материалов, а не на временные поверхностные решения, может задать новый стандарт для всей отрасли. Испанские компании и научные коллективы, участвующие в международных проектах, получают прямой доступ к передовым технологиям и укрепляют свои позиции на мировом рынке. В ближайшие годы именно такие разработки будут определять темпы роста и уровень технологической независимости европейской фотоники.
