В России нашли способ эффективнее получать мощное лазерное излучение

Сотрудники Физико-технического института имени Иоффе (ФТИ), Санкт-Петербург, нашли способ эффективнее получать мощное лазерное излучение. Оно необходимо, например, для развития беспилотного транспорта, сообщили РИА «Новости» в Министерстве науки и высшего образования РФ.


В последние годы активно создаются транспортные беспилотники. Однако они могут работать благодаря лазерным лидарам. Эти устройства измеряют расстояния с помощью замера времени возвращения отражённых лазерных лучей на приёмник.

Главная трудность — в правильной генерации излучения. Чтобы фиксировать объект за сотни метров при любой погоде и обеспечить безопасное движение, нужны источники излучения с большой мощностью и яркостью. Но импульсы излучения при этом должны быть очень короткими — в наносекунды. Сейчас в лидарах применяются волоконные и твердотельные лазеры. Однако им требуется дополнительный этап передачи энергии от внешнего источника на лазер, такие устройства считаются недостаточно эффективными.

Завлабораторией полупроводниковых лазерных диодов ФТИ Сергей Слипченко рассказал, что учёные предложили альтернативу. Их идея позволяет избавиться от лишнего звена в цепочке преобразования энергии источника питания в энергию лазерного излучения.

На первом этапе учёные ФТИ провели теоретическую работу: рассчитали процессы взаимодействия носителей тока и света в лабораторных гетероструктурах и кристаллах мощных полупроводниковых лазеров.

Новые, оптимизированные слои гетероструктур, состоящие из разных составов, сделали энергетические потери минимальными. Кроме того, учёным удалось создать технологию так называемой селективной эпитаксии для мощных лазеров, когда гетероструктуры можно выращивать на специально подготовленной подложке.

В результате КПД мощных полупроводниковых лазеров превысил 70%, что вдвое эффективнее, чем в случае с твердотельными и волоконными лазерами. Также исследователям удалось получить лазерные импульсы длительностью 100 наносекунд с пиковой мощностью более 1 киловатт с поверхности в доли квадратных сантиметров.

Исследования прошли при финансовой поддержке Российского научного фонда. Следующим этапом работы станет повышение спектральной яркости лазеров.