Авторы новации - сотрудники научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред Северо-Кавказского федерального университета. Они занимаются изучением оптической керамики для мощных и эффективных лазерных систем, которые используют в микроэлектронике, оптике и фотонике. Как рассказали в университете, лазерная промышленность сейчас набирает обороты. В высшей лиге этой отрасли - Китай, США, Германия, Япония, Великобритания.
В качестве активной среды твердотельных лазеров (активное тело также может быть жидким и газообразным) обычно используется монокристалл. Этот однородный материал уже давно научились выращивать искусственно и часто используют в лазерной технике. Однако керамическая основа более перспективна, поскольку позволяет получать выходную мощность, во много раз превосходящую ту, которой обладают лазеры на основе монокристалла. Керамика лучше выдерживает термонагрузки и, как уверены ученые, придет на смену монокристаллам.
Как пояснили в лаборатории СКФУ, керамика представляет собой поликристаллическое тело, образованное сросшимися наночастицами. В лабораторных условиях ученым удалось создать прототип производственного цикла - от синтеза нанопорошков из отечественного сырья до процесса спекания.
- Мы делаем лазерные активные среды, которые нельзя получить в виде монокристаллов. Разработали систему полного цикла с использованием отечественного сырья, ее можно применять в промышленности, - отметил заведующий научно-исследовательской лабораторией технологии перспективных материалов и лазерных сред СКФУ Виталий Тарала.
Такая технология дешевле, поскольку можно сразу изготовить изделие заданной геометрии, при этом используя более доступные и менее дорогие материалы. Керамическая технология не предполагает применение тигли из иридия (одного из самых редких и дорогостоящих веществ в мире), который необходим при выращивании монокристаллов. Характеристики керамики также превосходят показатели монокристаллических аналогов. В частности, она отличается повышенной устойчивостью к разрушению. Керамика также высокоэффективна при создании более мощных лазеров.
В сфере разработки и совершенствования технологии оптической керамики ученые СКФУ зарегистрировали восемь патентов, новую технологию планирует использовать индустриальный партнер вуза. Идеи, предложенные учеными, могут получить широкое применение в промышленности, обработке материалов, системах связи, в том числе космической, при создании медицинских лазеров.
Дмитрий Беспалов, ректор Северо-Кавказского федерального университета:
- Разработки ученых СКФУ в области перспективных материалов для микроэлектроники, оптики и фотоники имеют большое значение для развития отечественных лазерных технологий. Они позволяют не только решать задачи импортозамещения, но и планомерно выходить на мировые рынки. Уверен, что предложенные учеными университета технологии вызовут интерес у производителей.
Лазер - устройство, которое излучает пучок света в результате процесса оптического усиления. Существуют разнообразные типы лазеров, включая газовые, волоконные, твердотельные, диодные, эксимерные, на красителях. Во всех - один и тот же базовый набор компонентов.
Они являются частью множества изделий, в том числе бытовых. Так Blu-Ray- и DVD-плееры используют лазерную технологию для считывания информации с дисков, а также сканеры штрихкодов. Лазеры применяются во многих хирургических процедурах, например при операциях на глазах. В производстве их используют для резки, гравировки, сверления и маркировки широкого диапазона материалов.