Диамантеното огледало издържа на лазери, достатъчно мощни, за да прогори стомана

Сподели

Високомощните лазери имат пръст във всичко – от производството до комуникациите в дълбокия космос, а продължаващото развитие на по-мощни версии изисква преосмисляне на компонентите, отговорни за управлението на техните светлинни лъчи. Това кара екип от инженери от Харвард да се обърнат към един от най-здравите известни материали в диамантите, който са използвали, за да образуват ново огледало, което може да издържи на лазерни лъчи, достатъчно силни, за да прогори стомана.

Здравото ново огледало е разработено в отговор на някои от недостатъците на съвременните високомощни лазерни системи с непрекъсната вълна. Огледалата, използвани за насочване на лъчите в тези лазери, са образувани от тънки слоеве материали с различни оптични свойства. Ако един от тези слоеве има дори малък дефект, лазерът ще прогори през огледалото, вместо да отскочи от него, което ще отмени цялата операция.

По-прост подход може да бъде да използвате един материал за цялото огледало, за да ограничите възможността за дефекти, но не е толкова просто, колкото да вземете един от най-трудните материали, които можете да намерите, и да го приложите. За да формира своето ново диамантено огледало, изследователският екип трябваше да използва авангардни техники за ецване, първоначално разработени за издълбаване на наномащабни структури в диаманти за използване в квантовата оптика и комуникации.

„Помислихме, защо да не използваме това, което разработихме за квантови приложения, и да го използваме за нещо по-класическо“, каза Хейг Атикиан, първият автор на статията.

Увеличено микроскопично изображение на диамантеното огледало, разработено от инженери от Харвард

Loncar Lab/Harvard SEAS

Това включва използване на йонен лъч за ецване на микроскопични структури с форма на голф върху повърхността на тънък диамантен лист с размери само 3 x 3 mm (0,1 x 0,1 инча). Тези структури са това, което придава на диамантеното огледало неговите отразяващи свойства, като учените достигат до 98,9 процента отражателна способност като сладкото място, което помага да се запази неговата издръжливост.

„Можете да направите рефлектори, които са 99,999 процента отразяващи, но те имат 10-20 слоя, което е добре за лазер с ниска мощност, но със сигурност няма да може да издържи на големи мощности“, каза Нийл Синклер, съавтор на статията.

Учените подлагат новото си огледало на тест, като го поставят върху 10-kW лазер, използван за изследвания от ВМС на САЩ, за който отбелязват, че е достатъчно силен, за да прогори стомана. Огледалото мина напълно невредимо.

„Продажната точка на това изследване е, че имахме 10-киловатов лазер, фокусиран надолу в 750-микроново петно ​​върху диамант 3 на 3 милиметра, което е много енергия, фокусирана надолу върху много малко място, и не сме го изгорили”, каза Атикян. „Това е важно, защото тъй като лазерните системи стават все по-силни, вие трябва да измислите креативни начини да направите оптичните компоненти по-здрави.”

Микроскопично изображение на диамантени листови огледални носещи конструкции, оформени като малки тениски за голф
Микроскопично изображение на диамантени листови огледални носещи конструкции, оформени като малки тениски за голф

Loncar Lab/Harvard SEAS

Учените проучват комерсиализацията на технологията и си представят, че техните нови диамантени огледала се използват за напредък в области, вариращи от производство на полупроводници и отбрана до комуникации в дълбокия космос и промишлено производство.

„Нашият подход за огледало с един материал елиминира проблемите с топлинното напрежение, които са вредни за конвенционалните огледала, образувани от купчини от множество материали, когато те са облъчени с големи оптични мощности“, каза Марко Лончар, старши автор на статията. „Този ​​подход има потенциал за подобряване или създаване на нови приложения на високомощни лазери.”

Изследването е публикувано в списанието Природни комуникации.

Източник: Харвардския университет



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели