В России создали материал, улучшающий работу лазеров

Российские исследователи из Северо-Кавказского федерального университета создали новый материал, способный эффективно поглощать «вредное» лазерное излучение и тем самым повышать точность и стабильность работы лазерных систем. Разработка может найти применение в бесконтактных термометрах нового поколения, мощных прожекторах, а также в лазерных установках, используемых в медицине, косметологии и машиностроении. Описание исследования опубликовано в журнале Journal of the European Ceramic Society.

Современные лазеры применяются все шире, и вместе с этим растут требования к их надежности, безопасности и качеству излучения. Особенно важно уметь контролировать паразитные сигналы, которые мешают основному лучу и снижают эффективность устройства. Именно для решения этой задачи ученые разрабатывают специальные поглощающие материалы, способные «отсеивать» нежелательные компоненты излучения.

Работу лазера можно сравнить с выступлением большого хора, где тысячи голосов должны звучать идеально слаженно. Чтобы сохранить такую гармонию, необходим дирижер, который вовремя распознает и подавляет фальшивые ноты. В лазерной системе роль такого «дирижера» выполняют материалы, поглощающие паразитное излучение и помогающие удерживать луч в нужных параметрах, пояснили в СКФУ. Благодаря таким разработкам лазерные приборы становятся точнее, мощнее и безопаснее для практического использования.

По словам специалистов, подобные решения открывают путь к созданию более совершенных оптических устройств, где особенно важны высокая чувствительность, устойчивость к помехам и предсказуемость работы. В перспективе это может расширить применение лазеров в промышленности, научных исследованиях и высокотехнологичной медицине.

Современные лазерные технологии все шире используются в промышленности и медицине, где особенно важны точность, стабильность и высокая эффективность оборудования. Именно поэтому ученые продолжают искать способы улучшить работу лазерных систем и снизить потери энергии. Если удается устранить лишние, паразитные излучения, установка начинает работать заметно лучше и экономичнее.

В СКФУ разработали новый материал, который можно назвать своеобразным «дирижером» для медицинских, косметологических и машиностроительных лазеров. Он помогает элементам лазерной среды действовать согласованно, то есть работать «в унисон», и тем самым повышает общую эффективность установки. В отличие от существующих аналогов, этот материал лучше поглощает паразитное излучение, которое мешает нормальной работе системы и снижает мощность полезного луча.

«Если это паразитное излучение подавить, то эффективность работы лазера возрастет. Это особенно важно для оборудования, используемого при резке и сварке в машиностроении, а также при проведении хирургических операций с помощью лазерного скальпеля», — пояснил один из авторов разработки, заведующий научной лабораторией технологий перспективных материалов и лазерных сред СКФУ Виталий Тарала.

По словам исследователей, подобные разработки имеют большое практическое значение, поскольку позволяют повысить качество работы лазерных установок, сделать их более надежными и расширить возможности применения в высокоточных технологиях. В перспективе такие материалы могут способствовать созданию более совершенных медицинских и промышленных лазеров, где каждый процент эффективности имеет большое значение.

Исследователи создали новый материал на основе иттрий-алюминиевого граната, легированного самарием (YAG:Sm), в который дополнительно ввели атомы скандия (Sc). По словам специалистов, именно состав и точная концентрация добавки играют ключевую роль в том, насколько эффективно материал поглощает паразитное излучение. Иными словами, если подобрать оптимальную пропорцию, можно получить своего рода «дирижера» с безупречной чувствительностью и очень быстрой реакцией на внешнее воздействие, отметил Тарала.

Подобные свойства особенно важны для современных лазерных систем, где требуется высокая стабильность, точность и надежность работы. Чем лучше материал справляется с подавлением нежелательного излучения, тем эффективнее и безопаснее работает сам лазер, а это напрямую влияет на качество обработки различных поверхностей и тканей.

По словам Таралы, новый материал может быть востребован в неодимовых лазерах разной мощности и габаритов, которые применяются для резки и сварки металлов. Кроме того, он подходит и для медицинской сферы, а также для косметологических процедур, включая удаление татуировок и перманентного макияжа. Благодаря сочетанию высокой эффективности и универсальности такой материал способен расширить возможности лазерных технологий в промышленности и медицине.

Исследовательская группа Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) приступила к созданию крупногабаритных лазерных элементов на основе нового перспективного материала, а также к их последующему испытанию в условиях реальных промышленных установок. Такой подход позволит не только оценить свойства разработки в лабораторной среде, но и проверить ее эффективность в практическом применении. Особое внимание ученые уделяют стабильности работы материала, его оптическим характеристикам и возможности использования в высокотехнологичных системах.

В ходе проекта специалисты намерены проработать технологию изготовления элементов увеличенного размера, которые могут быть востребованы в современных лазерных комплексах. Параллельно планируется изучить, как новый материал ведет себя при высоких нагрузках, интенсивном излучении и длительной эксплуатации. Это особенно важно для промышленности, где от надежности оборудования зависит точность обработки, производительность и экономическая эффективность.

Разработка выполняется в рамках государственного задания, что подчеркивает ее научную значимость и прикладную направленность. Полученные результаты могут стать основой для создания более совершенных лазерных устройств, способных найти применение в различных отраслях — от машиностроения до приборостроения и материаловедения. В перспективе проект должен внести вклад в развитие отечественных технологий и расширить возможности использования лазеров в промышленности.

Источник и фото - ria.ru