Промышленность и медицина выиграют: учёные расширили диапазон лазерных кристаллов

Коллектив исследователей из Челябинска, Краснодара и Москвы создал математическую модель, позволяющую расширить более чем в два раза рабочий диапазон кристаллов, используемых в лазерах.

Как сообщили ТАСС в пресс-службе Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), это открытие улучшит свойства лазерных систем, востребованных в медицине, промышленности и астрономии.

Учёные разработали и протестировали математическую модель расширения рабочего диапазона кристалла тиогаллата серебра для лазерных систем, расширив диапазон с 10,6 до 21 микрона. Модель выложена в открытый доступ, что позволяет разработчикам сократить срок создания лазеров и улучшить их свойства. Работа выполнена при поддержке правительства РФ.

Кристалл тиогаллата серебра является одним из ключевых материалов для генерации среднего инфракрасного излучения, однако ранее его свойства были изучены только до 10,6 микрона. Длинноволновая область спектра считалась недоступной для измерений и оставалась «слепой зоной» для разработчиков.

Для решения этой проблемы команда лаборатории квантовой инженерии света ЮУрГУ совместно с коллегами из Кубанского государственного университета и МГУ применила метод спонтанного параметрического рассеяния. В этом процессе один фотон распадается на два. Наблюдая «ближний фотон» в хорошо изученной части спектра, можно восстановить свойства «дальнего фотона» в ранее недоступной области. Такой подход позволил измерить спектры кристалла, обойти необходимость в сложных и дорогих установках и восстановить участки спектра с помощью уравнений Селлмейера.

Теперь разработчики лазеров могут создавать источники излучения на длинах волн, которые раньше были физически недоступны. Для газоаналитики это критически важно, поскольку многие промышленные газы имеют линии поглощения именно в диапазоне от 12 до 20 микрон. Теперь лазеры можно точнее настраивать под эти линии, повышая чувствительность промышленных датчиков в разы.

Кроме того, на основе проведённых исследований у нелинейных лазеров появилась возможность точного расчёта фазового синхронизма и оптимизации толщины кристалла.