Лазеры будущего станут прозрачными: российские ученые находят решение в создании инновационных керамических материалов
Химики из Нижегородского государственного университета имени Лобачевского (ННГУ) смогли получить прозрачные керамические материалы со структурой фторапатита, используемые для создания лазеров в ближнем инфракрасном диапазоне. По словам Дмитрия Пермина, заведующего лабораторией оптических керамических материалов ННГУ, такие лазеры уже широко применяются в медицине для малоинвазивных операций и косметологии. Они позволяют испарять кожу при разрезе, а также использоваться для накачки более длинноволновых лазерных устройств.
Фторапатит, синтезированный химиками, является аналогом костной ткани и имеет поликристаллическую структуру, что обеспечивает прозрачность материала. При этом можно изменять состав фторапатита, заменяя кальций стронцием и фосфат-ионы арсенатами, чтобы настроить длину волны генерации лазера под задачу.
На данный момент большинство лазеров работают на стеклах и монокристаллах, а «керамические» лазеры не производятся массово нигде в мире, хотя ученые из США, Китая и Японии активно над этим работают. Однако использование керамических материалов с поликристаллической структурой может упростить производство, снизить стоимость и повысить надежность лазерных систем.
Одним из главных требований к керамическим материалам на основе фторапатита для использования в лазерах является их прозрачность и способность не рассеивать свет. Чтобы достичь этого, размер зерен в материале не должен превышать 100-200 нм. Химики из ННГУ, используя технологию горячего прессования, смогли создать поликристаллы, которые будут использоваться в качестве основы для нового поколения лазерных сред.
— заведующий лабораторией оптических керамических материалов ННГУ им. Н. И. Лобачевского Дмитрий Пермин.
Керамика с поликристаллической структурой обладает рядом преимуществ, таких как упрощение технологий производства, снижение стоимости и повышение надежности лазерных систем, подчеркнули в университете.
Теперь ученые планируют создать активные лазерные материалы с использованием фторапатита стронция, а также добавок с активными ионами гольмия и эрбия, что позволит генерировать излучение в диапазоне 2-3 мкм. Итогом их разработок должна стать лазерная установка на нанокерамике, которая найдет применение в различных областях науки и техники. Например, прозрачные керамики на основе фторапатита можно использовать в лазерных системах ближнего инфракрасного диапазона. Использование таких лазеров для спектрального анализа промышленных выбросов позволит точно определить концентрацию вредных веществ в атмосфере.
Фторапатит, синтезированный химиками, является аналогом костной ткани и имеет поликристаллическую структуру, что обеспечивает прозрачность материала. При этом можно изменять состав фторапатита, заменяя кальций стронцием и фосфат-ионы арсенатами, чтобы настроить длину волны генерации лазера под задачу.
На данный момент большинство лазеров работают на стеклах и монокристаллах, а «керамические» лазеры не производятся массово нигде в мире, хотя ученые из США, Китая и Японии активно над этим работают. Однако использование керамических материалов с поликристаллической структурой может упростить производство, снизить стоимость и повысить надежность лазерных систем.
Одним из главных требований к керамическим материалам на основе фторапатита для использования в лазерах является их прозрачность и способность не рассеивать свет. Чтобы достичь этого, размер зерен в материале не должен превышать 100-200 нм. Химики из ННГУ, используя технологию горячего прессования, смогли создать поликристаллы, которые будут использоваться в качестве основы для нового поколения лазерных сред.
Для создания активной лазерной среды нужен материал основы (матрица) и добавка, дающая люминесценцию. Мы освоили методику получения плотного оптически прозрачного фторапатита стронция и планируем синтезировать лазерные материалы с активными ионами гольмия и эрбия, генерирующими излучение в диапазоне 2-3 мкм. Конечным итогом разработок должна стать лазерная установка на полученных нанокерамиках
— заведующий лабораторией оптических керамических материалов ННГУ им. Н. И. Лобачевского Дмитрий Пермин.
Керамика с поликристаллической структурой обладает рядом преимуществ, таких как упрощение технологий производства, снижение стоимости и повышение надежности лазерных систем, подчеркнули в университете.
Теперь ученые планируют создать активные лазерные материалы с использованием фторапатита стронция, а также добавок с активными ионами гольмия и эрбия, что позволит генерировать излучение в диапазоне 2-3 мкм. Итогом их разработок должна стать лазерная установка на нанокерамике, которая найдет применение в различных областях науки и техники. Например, прозрачные керамики на основе фторапатита можно использовать в лазерных системах ближнего инфракрасного диапазона. Использование таких лазеров для спектрального анализа промышленных выбросов позволит точно определить концентрацию вредных веществ в атмосфере.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....