Лазеры на основе керамики более мощные, чем аналоги из монокристаллов, а уникальная технология их создания удешевит производство. К такому выводу пришли ученые Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ), которые разработали новый вид активных тел на основе оптической керамики для мощных и эффективных лазерных систем. Инновация применима в промышленности, обработке материалов, медицине, а также в космической системе связи.

Луч в лазерной установке образуется за счет эффекта вынужденного излучения. В качестве рабочей среды может быть вещество в любом агрегатном состоянии — жидком, газообразном или твердотельном. Параметры этой среды влияют на длину волны лазера и его мощность.

Как правило, в качестве активной среды для твердотельных лазеров используется выращенный искусственным образом монокристалл. Однако более перспективной альтернативой, которую разрабатывают ученые научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред СКФУ, является керамика. Она лучше выдерживает термонагрузки, поэтому лазерные установки на ее основе позволяют получать выходную мощность, во много раз превосходящую аналоги на базе монокристалла.

Ученые разработали новый вид активных тел на основе оптической керамики для мощных и эффективных лазерных систем. По их словам, керамика представляет собой поликристаллическое тело, образованное сросшимися наночастицами. В лабораторных условиях специалистам удалось полностью создать прототип производственного цикла от синтеза нанопорошков из отечественного сырья до процесса спекания керамики.

В практическом применении переход на усовершенствованные твердотельные лазеры призван решить сразу несколько задач: эта технология дешевле, поскольку можно изготавливать сразу изделие заданной геометрии, используя более доступные и менее дорогие материалы.

Так, например, для выращивания монокристаллов используются специальные емкости для нагрева из иридия — одного из самых редких и дорогостоящих химических элементов на Земле. В процессе производства керамики они не нужны.

Кроме того, лазеры на основе керамики демонстрируют повышенную устойчивость к разрушению, так как характеристики керамики превосходят монокристаллические аналоги по термофизическим свойствам. Поэтому ученые СКФУ отмечают, что керамика в разы эффективнее для создания более мощных лазеров.

Работа идет в рамках государственного задания и трех проектов Российского научного фонда (РНФ). Технология производства оптической керамики будет отработана на базе индустриального партнера ООО НПФ «Экситон».

Подробнее в источнике