Разработанный нижегородскими исследователями волоконный лазер демонстрирует способность производить свет с длиной волны 5,8 микрометра.
Оптические лазеры среднего инфракрасного спектра вызывают значительный интерес в связи с широким спектром возможных применений. Как правило, для этой цели используют волоконные лазеры, в которых применяются стекла на основе фтора и теллура. Однако их функциональность ограничена длиной волны примерно в 3,9 микрометра. Сегодняшние потребности промышленности и медицины диктуют необходимость лазерного излучения в более длинноволновой области.
Ученые из нижегородского Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН создали инновационный волоконный лазер, использующий халькогенидное стекло в качестве основы.
На начальном этапе работы специалисты получили селенидное стекло высочайшей степени чистоты, почти полностью свободное от посторонних элементов – водорода, кислорода, металлов и прочих нежелательных компонентов. После этого в состав стекла был введен празеодим.
В дальнейшем разработчики исследовали потенциал нового оптического материала для создания лазерного излучения, тщательно анализируя его характеристики по спектру и энергии. В качестве источника энергии для активации волокна использовался обычный инфракрасный диод, испускающий свет с длиной волны 1,46 микрометра. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что лазер, созданный на базе волокна из халькогенида с внедрением празеодима, излучает свет в среднем ИК-диапазоне от 5,6 до 5,83 микрон. Максимальная выходная мощность составляет 17 мВт.
Ученые стремятся улучшить характеристики лазера, увеличивая его энергоэффективность и выходную мощность. Для этого изучают перспективность повышения концентрации празеодима при одновременном поддержании высокого качества материала за счет минимизации посторонних примесей. Однако это сложная задача, поскольку растворимость соединений редких земель в таких стеклах ограничена, а сами эти элементы часто становятся причиной нежелательных включений.