​Российские ученые предложили способ уменьшить отражение света от поверхности кристаллов, которые используются в оптических приборах, например, в лазерных инфракрасных спектрометрах, необходимых в промышленности, медицине и системах мониторинга окружающей среды. Ученые предложили нанести на кристалл специальные микроуглубления, которые на 20% повысили коэффициент пропускания света, что позволяет увеличивать эффективность лазерных систем в целом. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликована в журнале Optics Letters. 
 
Оптические приборы широко используются в современном мире, причем сферы их применения довольно разнообразны. К примеру, широкополосные (то есть охватывающие большой диапазон спектра) лазерные инфракрасные спектрометры могут использоваться в промышленных технологиях, в медицинской диагностике и хирургии, при контроле производственных процессов и в системах мониторинга окружающей среды. Важной частью таких приборов являются нелинейные монокристаллические преобразователи лазерного излучения — кристаллы, которые встраиваются непосредственно в оптическую систему. 
 
Чтобы эффективно преобразовать лазерное излучение, то есть изменить его длину волны, кристаллы должны обладать рядом свойств: например, хорошо пропускать свет, иметь высокую стойкость к оптическому излучению большой мощности (способность сохранять свою целостность) и реагировать на воздействующее световое поле. Этими параметрами обладает селенид галлия (GaSe) — красно-коричневый кристалл, не растворимый в воде. Несмотря на наличие оптимального набора свойств, у соединения есть важный недостаток — сравнительно высокий показатель преломления, что приводит к большому отражению от граней кристалла. Для уменьшения отражения физики наносят на кристаллы специальные покрытия (тонкие пленки), которые увеличивают коэффициент пропускания света. Однако существующие традиционные покрытия не подходят для селенида галлия из-за его структуры — на поверхности кристалла они расслаиваются и деформируются, соответственно, не обеспечивают антиотражающие свойства. Идея научного коллектива под руководством кандидата геолого-минералогических наук Алины Голошумовой из Новосибирского государственного университета состоит в том, чтобы радикально повысить эффективность систем с преобразователями излучения на основе кристаллов GaSe. 
 
Исследователи из МГТУ имени Н. Э. Баумана предложили коллегам из НГУ использовать специальные микроструктуры, которые наносятся на поверхность кристаллов с помощью прямой лазерной абляции фемтосекундными импульсами. Это способ, когда лазеры предельно коротких импульсов передают энергию в атомную решетку кристалла, из-за чего происходит локальное удаление материала в зоне высокой интенсивности лазерного пучка. В результате на поверхности образуются углубления параболической формы диаметром около одного микрометра, которые уменьшают коэффициент отражения кристалла. В результате исследования на одном кристалле селенида галлия были созданы два образца антиотражающего покрытия размером 2х2 миллиметра каждый. 

«Коэффициент пропускания света у кристаллов с нашими микрорельефами на 20% выше, чем у необработанных участков. Результаты исследования будут иметь прямое прикладное значение и заложат основу создания новых высокоэффективных нелинейных преобразователей излучения инфракрасного спектра», — рассказывает Михаил Тарабрин, кандидат технических наук, руководитель научной группы в МГТУ имени Н. Э. Баумана. 

 
Алексей Паевский 

 
Фото авторов исследования

Похожие новости

  • 29/12/2018

    Российские ученые рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной

    ​Ученые из Новосибирского государственного университета и Института теоретической и экспериментальной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной — ситуации, при которой в ней много больше вещества, чем антивещества.
    1681
  • 28/12/2020

    ИАиЭ СО РАН и НГУ вошли в консорциум по реализации проекта НТИ «Фотоника»

    В Пермском крае появится первый в стране центр компетенции «Фотоника». На его развитие из федерального бюджета направят 650 млн рублей.«В России с 2021 года заработают два новых Центра компетенций НТИ по фотонике и моделированию новых материалов, на базе четырёх российских университетских консорциумов.
    507
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1962
  • 16/06/2016

    НГУ и Сколтех запустили совместную образовательную программу в области фотоники

    Новосибирский государственный университет и Сколковский институт науки и технологий (Сколтех) разработали и запустили совместную магистратуру по фотонике. Следующим шагом в развитии сотрудничества станет создание образовательной программы в области биотехнологий, сообщает пресс-служба НГУ.
    3033
  • 10/06/2017

    Высокотехнологичное оружие и военную технику должны эксплуатировать профессионалы своего дела

    ​Вооруженные силы Российской Федерации сегодня – это сложнейшая инженерная структура, высокотехнологичная и интеллектоемкая сфера деятельности, поэтому вызывает широкий общественный интерес развертывание масштабной деятельности по созданию устойчивого и надежного научно-технического задела для перспективных видов вооружения и военной техники.
    1847
  • 24/05/2017

    Новосибирские ученые смоделировали вулканические процессы

    ​Процессы, проходящие в недрах Земли в областях активного вулканизма и сейсмичности, исследованы даже менее детально, чем космос или глубины океана. Их можно установить только при изучении обломков глубинных пород, вынесенных лавами при вулканических извержениях.
    1872
  • 22/07/2017

    Российские ученые установили, что тип галактики зависит от массы черной дыры

    Созданная астрономами модель объяснила, как черные дыры массой в несколько тысяч раз больше массы Солнца могут существовать в центрах шаровых звездных скоплений. Исследование научной группы из Новосибирского государственного университета и Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
    1879
  • 28/03/2019

    Компания «Газпромнефть» запустит магистерские программы в НГУ

    В Новосибирском государственном университете состоялась встреча с представителями научно-технического центра компании «Газпромнефть» (Санкт-Петербург). Речь шла о развитии сотрудничества в рамках совместного научно-образовательного центра и о запуске новых совместных магистерских программ.
    902
  • 11/10/2019

    Электрохимия на службе у фотоники: как углеродные нанотрубоки управляют лазерными импульсами

     Международная команда ученых, которую возглавила группа из Лаборатории наноматериалов Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий, показала возможность управления нелинейно-оптическим откликом углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования.
    639
  • 31/08/2018

    Метод бор-нейтронозахватной терапии рака обсудили на международном уровне

    ​Онкозаболевания до сих остаются одной из ведущих причин смертности в развитых странах, где растет продолжительность жизни. По прогнозу Всемирной организации здравоохранения в 2025 году смертность от рака выйдет на первое место в мире.
    2002