​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

  • 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.
    1658
  • 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.
    1036
  • 28/05/2020

    Ущерб от «черной пятницы» и влияние генов на характер: учащиеся СУНЦ НГУ стали призерами международной конференции

    ​В мае учащиеся СУНЦ НГУ успешно выступили на международной конференции для школьников "Сахаровские чтения". Свои доклады по информатике, физике и биологии ребята представили в режиме онлайн.
    424
  • 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.
    1583
  • 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.
    1267
  • 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.
    1659
  • 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.
    1895
  • 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.
    559
  • 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.
    596
  • 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.
    2399