В России создали неодимовый лазер с нестандартной длиной волны

Твердотельные неодимовые лазеры имеют ограничения по длине генерируемой волны. Усовершенствованное российскими учеными стекло позволяет лазеру излучать в среднем инфракрасном диапазоне, расширяя свои возможности.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Ученые из нескольких институтов РАН — Института общей физики имени Прохорова, Института химии высокочистых веществ имени Девятых и Физического института имени Лебедева — добились выдающегося результата в лазерной физике. Им удалось создать лазер на основе неодимового стекла, работающий в ранее недоступной инфракрасной области спектра — от 5,6 до 6,2 мкм. Исследование опубликовано в Journal of Luminescence.

Традиционные лазеры на стеклах, легированных неодимом, используются с 1960-х годов и обычно работают в ближнем инфракрасном диапазоне — около 1,06 мкм. Новый прорыв связан с использованием не оксидных, а так называемых халькогенидных стекол, в состав которых входят такие элементы как сера, селен, германий и сурьма. Эти стекла обладают уникальной прозрачностью в среднем ИК-диапазоне, что делает их особенно ценными для новых лазерных разработок.

Главное отличие — поведение ионов Nd³⁺ в таких стеклах. В селенидных материалах время жизни возбужденного состояния оказывается в миллионы раз дольше, чем в оксидных. Это свойство позволило реализовать генерацию излучения в необычном диапазоне около 5,9 мкм, что ранее считалось недоступным для твердотельных лазеров на стекле.

Для накачки применялся лазер на кристалле Fe²⁺:ZnSe с длиной волны 4,75 мкм. Образец селенидного стекла с неодимом охлаждали до температур жидкого азота, чтобы обеспечить минимальный порог генерации. С введением диспергирующей призмы стало возможным перестраивать длину волны от 5,6 до 6,2 мкм — рекордный диапазон для лазеров этого типа.

Такие лазеры благодаря высокой чувствительности к колебательным спектрам молекул могут найти применение в спектроскопии, анализе газовых смесей, мониторинге окружающей среды, медицинской диагностике и в косметологии — самой известной области применения неодимовых лазеров.

Этот проект стал возможен благодаря тесному сотрудничеству сразу нескольких научных коллективов, объединивших свои усилия для достижения уникального результата.

Недавно российские ученые предложили выпекать лазером стройматериалы на Луне.

Поделиться