Компактний, але ефективний. Вчені створили ультрафіолетовий лазер із рекордно короткою довжиною хвилі

Про це пише видання Interesting Engineering.

Проєкт очолив Пан Шилі, директор Сіньцзянського інституту фізики та хімії при академії. Для створення лазера вчені використали нелінійний кристал амоній флуорооксоборату(NH₄BF₄), відомий як ABF. За його допомогою вони отримали ультрафіолетове випромінювання шляхом прямого подвоєння частоти світла.

Читайте также: Метаболізм як у птахів. Вчені ідентифікували одного з найменших динозаврів у світі

Команда повідомила, що розробка ABF відкриває шлях до компактних і ефективних твердотільних вакуумних ультрафіолетових лазерів. Такі джерела світла можуть застосовуватися у квантових технологіях, космічних системах, виробництві мікрочипів і точному машинобудуванні.

Вакуумний ультрафіолет охоплює довжини хвиль приблизно від 120 до 240 нанометрів. Таке світло потрібне для спектроскопії, напівпровідникової промисловості та квантових досліджень, однак отримувати його ефективно було складно через нестачу придатних кристалів.

Раніше практично єдиним матеріалом, здатним генерувати лазерне випромінювання коротше 200 нанометрів, був фтороборат калію-берилію(KBBF). Але цей кристал важко вирощувати та використовувати в реальних пристроях.

Новий кристал ABF, створений китайськими науковцями, вирішує багато з цих проблем. Він поєднує високу прозорість у вакуумному ультрафіолеті, сильну нелінійну оптичну реакцію та потрібні властивості для роботи на дуже коротких хвилях.

Пан Шилі зазначив, що ABF повністю розроблений і запатентований їхнім інститутом — від початкового проєктування до готового лазера. За його словами, цей матеріал забезпечив не лише найкоротшу довжину хвилі, а й рекордні показники енергії та ефективності перетворення.

Читайте также: Треба переписувати підручники. Юпітер виявився меншим і плоскішим, ніж всі думали

Кристал уперше синтезували у 2016 році. Після цього вчені майже десять років вирощували його до сантиметрових розмірів із високою оптичною якістю, щоб зробити придатним для практичного використання, а не лише лабораторних експериментів.

У результаті лазер на основі ABF досяг імпульсної енергії 4,8 міліджоуля та ефективності перетворення майже 6%. Дослідники повідомили, що це нові рекорди для вакуумних ультрафіолетових лазерів, отриманих методом генерації другої гармоніки. Коротша хвиля означає вищу енергію світла, що відкриває нові можливості застосування.

Пан Шилі заявив, що цю технологію планують використовувати для створення нових напрямів у промисловості та науці, зокрема в майбутніх космічних комунікаціях. У квантових дослідженнях такі лазери дають змогу точно керувати енергетичними рівнями атомів і іонів, що важливо для розробки комп’ютерів нового покоління.