Новости лазерных технологий.

Рассеивающие наночастицы улучшают рабочие характеристики лазеров.

Понятия «рассеивание света» и «оптические характеристики» совсем еще недавно были взаимоисключающими, рассеивание света всегда пагубно влияло на свойства любых оптических устройств и приборов. Но исследования испанских ученых из Instituto de Quimica-Fisica «Rocasolano» и Instituto de Ciencia y Tecnologia de Polimeros в Мадриде совместили эти два понятия, в результате чего был изготовлен новый твердотельный лазер весьма внушительной мощности. Суть этих исследований состояла в том, что в рабочее вещество твердотельного лазера помещались наночастицы определенного материала и размеров. Эти наночастицы значительно увеличили КПД преобразования лазера, подняв, таким образом, выходную световую мощность излучения.

Лазеры, сделанные из полимерных материалов с добавлением специальных красителей, могут генерировать очень широкий спектр излучения — от ультрафиолетового до инфракрасного света. Обычно в качестве полимеров, использующихся для изготовления оболочки жидкого рабочего тела таких лазеров, применяются органические материалы. Как правило, добавление любых неорганических соединений в состав полимера значительно ухудшало рабочие характеристики лазера, такие как прозрачность и способность генерации лазерного излучения.

Но испанские исследователи доказали, что включение в состав органического материала наночастиц неорганического вещества очень малого размера при соблюдении условия неравномерного распределения наночастиц по всему объему не только не ухудшает оптических свойств материала, но и позволяет добиться увеличения генерации лазера. В качестве наночастиц были использованы многогранные кристаллы вещества oligomeric silsesquioxane (POSS) размерами от 0,5 до 4нм. POSS является сложным материалом на основе кремния и кислорода, который легко внедряется в состав любого полимера.

Исследователи описывают физику получившегося явления следующим образом: свет, испускаемый устройством накачки лазера, рассеивается наночастицами в очень слабых пределах. За счет этого путь фотонов света становится значительно длиннее, что приводит к увеличению обратной связи и генерации дополнительных фотонов. Ученые назвали это явление «некогерентный случайный лазер».

Такие лазеры могут генерировать высокоэнергетичные световые импульсы, и это свойство позволяет использовать их в самых различных прикладных областях, начиная от ядерной физики и заканчивая медициной. При повышенной выходной мощности габариты этих лазеров весьма малы, что позволит изготавливать портативные и переносные установки, использующие лазеры такого типа.

Источник: «Станочный парк», № 3 (80) 2011, с. 7.

.