Новый материал для оптической керамики, используемой в лазерных установках, предложили в Северо-Кавказском федеральном университете (СКФУ).
Группа ученых СКФУ опубликовала результаты своего исследования в Journal of the European Ceramic Society.
Существуют типы лазеров, где в качестве активной среды, создающей излучение, используются различные вещества. Внутри твердотельного лазера в качестве активной среды используется твердый материал: кристалл или оптические стекла или керамика, имеющие различные «примеси» (активаторы), которые обеспечивают необходимые характеристики генерации излучения. Такие лазеры могут применяться в промышленности, для медицины и косметологии.
Однако в твердотельных лазерах есть риск возникновения спонтанных излучений, возникающих в самом активном веществе, так называемое «паразитное» излучение. Как правило, оно возникает перпендикулярно основному лазерному лучу и снижает эффективность преобразования сообщаемой активной среде энергии, то есть снижает коэффициент полезного действия лазера. Для решения этой проблемы ученые СКФУ разработали новое вещество. Если его расположить по периметру активной среды, то оно будет поглощать «паразитное» излучение, что повысит качество и эффективность лазерной установки.
«Если это «паразитное» излучение подавить, то эффективность работы лазера возрастает, что важно для устройств, применяемых для резки и сварки в машиностроении», — рассказал руководитель проекта, заведующий научной лабораторией технологий перспективных материалов и лазерных сред СКФУ, кандидат технических наук Виталий Тарала.
Вещество создано на основе иттрий-алюминиевого граната с примесью самария (YAG:Sm), к которому добавлены атомы скандия (Sc). Ученые установили, что количество вносимого в материал скандия влияет на эффективность поглощения паразитного излучения.
«Благодаря этим характеристикам новый материал может использоваться в неодимовых лазерах разной мощности и размеров, предназначенных для резки и сварки металлов, а также для медицинского применения или косметических процедур (удаления татуировок или перманентного макияжа)», — дополнил Виталий Тарала.
В результате получена оптическая керамика с высоким качеством и дополнительной функцией снижения «паразитных» излучений. Далее группа ученых СКФУ планирует разработать крупногабаритные лазерные элементы, содержащие слои на основе нового материала и испытать их в промышленных установках.
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (FSRN-2025−0001).
