Учёные научились повышать пропускание света кристаллами для инфракрасных лазеров
Вместо просветляющего покрытия, которое плохо держится под мощной лазерной накачкой, кристалл BaGa₄Se₇ обрабатывают фемтосекундным лазером: на поверхности формируется нанорешётка. В диапазоне 1–3 мкм пропускание образцов выросло с 65 до 80%.
Международная группа учёных с участием исследователей Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), ИАПУ ДВО РАН, научных организаций Новосибирска, а также их коллег из Испании, Германии и Китая разработала способ снизить потери света в кристаллах для инфракрасных лазеров. Вместо просветляющего покрытия учёные предложили изменить поверхность самого кристалла.
Кристаллы BaGa₄Se₇ — основа перестраиваемых инфракрасных лазеров, которые плавно меняют длину волны от 0,5 до 17 мкм. Такие источники нужны для спектроскопии и дистанционного зондирования: например, по инфракрасному спектру можно определить состав газа. Материал сильно преломляет свет и бликует, а покрытие на нём держится слабо и первым разрушается под мощной лазерной накачкой.
Фемтосекундный лазер бьёт по поверхности кристалла сверхкороткими импульсами. Там, где волны усиливают друг друга, формируется регулярная нанорешётка из линий шириной 200–375 нм. Она сглаживает резкий скачок показателя преломления на границе воздуха и кристалла, поэтому свет почти не отражается. У образцов, обработанных с двух сторон, пропускание в диапазоне 1–3 мкм выросло с 65 до 80%.
Эффект подтвердили инфракрасной спектроскопией и прямым измерением мощности перестраиваемого лазерного источника, проходящего через кристалл. Обработка не разрушает кристаллическую структуру, а оптические свойства наноструктурированных участков сохраняются после года хранения в обычных условиях. Дополнительно испытали мягкий лазерный отжиг: он удаляет продукты обработки и усиливает просветляющий эффект.
Лазерная самоорганизация позволяет сформировать нанорешетки без использования жесткой фокусировки лазерного пучка, а значит, метод подходит для обработки сравнительно больших площадей.
По оценкам исследователей, разработка открывает путь к повышению эффективности оптических параметрических генераторов, усилителей и других устройств с инфракрасными нелинейными кристаллами.
Комментарии
Пока никто не написал. Будьте первым.