​Научный коллектив из Новосибирского государственного университета работает над способом получения идеальных поверхностей оптических материалов. На сегодняшний день ученым удалось улучшить ряд характеристик монокристаллов, которые являются неотъемлемым элементом в лазерной технике коммерческого и военного назначения, интегральной оптике и фотонике. 

Изначально монокристаллы выращиваются в виде слитков (булей), из которых затем изготавливают оптические элементы для дальнейшего применения (например, для преобразования длины волны излучения в мощных лазерах). Дело в том, что современные способы обработки материалов неизбежно формируют нарушенный приповерхностный слой с дефектами и загрязнениями, и его характеристики отличаются от остального материала. Из-за измененной структуры такая поверхность, когда на нее попадает интенсивное лазерное излучение, рассеивает или поглощает большее количество энергии, в результате чего происходит быстрый перегрев. В конечном счете это приводит к необратимому повреждению поверхности и поломке оптического прибора — при воздействии высокоинтенсивного лазерного излучения современные нелинейно-оптические монокристаллы разрушаются всего за несколько дней рабочего времени.

Исследователи из НГУ решили обрабатывать оптические монокристаллы газовым ионно-кластерным пучком. «Газовый кластер представляет собой скопление атомов, удерживающихся вместе слабыми силами межатомного взаимодействия, — поясняет старший научный сотрудник отдела прикладной физики НГУ кандидат физико-математических наук Николай Геннадьевич Коробейщиков. — Если кластеры имеют заряд, то их называют газовыми кластерными ионами — именно они и составляют ионно-кластерный пучок, который был предложен в 1990-е годы японскими учеными как инструмент обработки полупроводников и металлов, а мы решили использовать его и для монокристаллов».
 
Чтобы усовершенствовать этот метод, несколько лет назад новосибирские ученые сконструировали универсальный стенд КЛИУС, аналоги которого есть только в Москве, а также в США и Японии. Используя стенд, удается удалять нарушенный приповерхностный слой монокристаллов: хотя вследствие обработки кластерные ионы формируют новый нарушенный слой, он всё же в десятки раз тоньше исходного. Кроме того, такой способ позволяет снижать (или — в случае сверхгладких поверхностей — не ухудшать) шероховатость поверхности образцов, которая также относится к нарушению структуры.
 
«Установку приходилось закупать по частям и собирать вручную, — вспоминает Н. Г. Коробейщиков, — но ее стоимость в итоге оказалась гораздо дешевле, чем покупка нового японского прибора — на тот момент уникальной установки. В то же время собственный стенд КЛИУС позволил лучше познакомиться с технологией обработки газовыми кластерами, придуманной японскими учеными, и разработать свои оригинальные методики к нему». 
 
По словам специалиста, ионно-кластерный пучок имеет множество параметров, которые можно изменять, поэтому работы в этой области продолжаются. Дальнейшие исследования позволят однозначно определить наиболее оптимальный режим или режимы обработки для удаления поврежденного слоя, сглаживания и внесения наименьшего повреждения поверхностей. 
 
Надо отметить, что коллектив отдела прикладной физики НГУ занимается не только обработкой, но и диагностикой сверхгладких поверхностей. Ученые разработали и получили патент на оригинальный метод, основанный на анализе изменения коэффициента отражения лазерного излучения под определенными углами падения. Совмещая свои работы по обработке и диагностике, физики НГУ надеются не просто улучшать характеристики монокристаллов, но и разработать способ получения идеальных поверхностей оптических материалов, который позволит значительно увеличить срок их службы.
 
Иван Николаев, НГУ

Похожие новости

  • 22/08/2018

    Учеными впервые запечатлены флуктуации при квантовом фазовом переходе

    Физики впервые смогли напрямую зафиксировать локальную динамику системы, которая совершает квантовый фазовый переход, — аналог таких процессов, как конденсация и кристаллизация. В результате ученые пронаблюдали квантовый аналог пузырей пара, которые появляются в воде во время кипения.
    1012
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    821
  • 12/08/2019

    Кристалл, созданный в Новосибирске, нашел применение в медицине

    ​Новосибирские ученые вырастили кристалл, который позволит диагностировать болезни на ранних стадиях, сообщили сотрудники Новосибирского госуниверситета 10 августа в интервью «Вести-Новосибирск». Растили кристаллы - открыли технологию, которая поможет спасать жизни.
    344
  • 17/10/2019

    НГУ – 60 лет: все только начинается

    ​Новосибирскому государственному университету исполнилось 60 лет. Новосибирский государственный университет ориентирован на подготовку кадров для науки, образования и высокотехнологических отраслей промышленности, новейших междисциплинарных направлений науки.
    347
  • 10/09/2019

    Два миллиарда на образовательные программы для синхротронов могут выделить из бюджета РФ

    Представители новосибирских вузов приняли участие в заседании при Министерстве науки и высшего образования РФ, посвященном разработке образовательных программ обучения специалистов для установок класса «мегасайенс», основанных на синхротронном и нейтроном излучении.
    316
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    891
  • 04/08/2017

    Новосибирские ученые исследуют новые типы волоконных лазеров для линий связи

    Ученые НГУ, выигравшие грант Российского научного фонда (РНФ), намерены создать новый тип волоконных лазеров для высокоскоростных линий связи. Успешная реализация проекта позволит применить разработанные лазеры в качестве задающих источников информационного сигнала в телекоммуникационных системах на основе суперканалов.
    1886
  • 12/05/2016

    Ученые представили результаты анализа всех доступных данных по измерению осцилляций Bs-мезонов

    Коллектив ученых из эксперимента LHCb на Большом адронном коллайдере, в состав которого входит группа из Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН, выяснил, с какой вероятностью B0s-мезон, состоящий из прелестного антикварка и странного кварка, превращается в свою античастицу и наоборот.
    1639
  • 15/08/2019

    Эксперимент Belle II пройдет с участием ученых Академгородка

    ​Эксперимент Belle II — это один из экспериментов в физике высоких энергий, работающий на передовых рубежах современной науки. Данные, полученные в результате эксперимента, позволят проверить предсказания Стандартной модели для вероятностей редких распадах B- и D-мезонов и t-лептона, улучшить точность измерения параметров нарушения симметрии между веществом и антивеществом и, возможно, обнаружить проявления новой физики.
    453
  • 18/03/2016

    Ученые из НГУ совершенствуют параметры атомных часов

    ​Ученые из Отдела лазерной физики и инновационных технологий НГУ (ОЛФиИТ) изучали динамические режимы формирования резонанса когерентного пленения населённостей в парах рубидия и впервые обнаружили эффект задержки просветления паров рубидия относительно управляющего сигнала.
    2087