Diamantové zrcadlo. Credit: Loncar Lab/Harvard SEAS)

Diamantová zrcadla zvládnou i výkonné lasery

Dnešní lasery jsou dostatečně výkonné, aby řezaly ocel. Z druhé strany to znamená, že mají takovou sílu, že jejich paprsky lze obtížně ovládat – tedy k manipulaci s laserovým světlem je obtížné vytvářet dostatečně odolné a trvanlivé komponenty. A to i když samotné zaměření paprsku je dostatečně přesné/předvídatelné i pro chirurgické zákroky.
Většina zrcadel (reflektorů) používaných k usměrňování paprsku ve výkonných laserech generujících spojité vlny se dnes vyrábí vrstvením tenkých vrstev materiálů s různými optickými vlastnostmi. Pokud se však v některé z vrstev vyskytne byť jen drobná vada, laserový paprsek ji může propálit a způsobit selhání celého zařízení. Pokud by se podařilo vyrobit zrcadlo z jednolitého materiálu, pravděpodobnost výskytu vad by se výrazně snížila a životnost zařízení prodloužila. Vědci ze SEAS (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences) nyní takové zrcadlo sestrojili z diamantu. Do povrchu tenkého materiálu bylo k tomu třeba vyleptat příslušné struktury, které mu dodají příslušnou funkčnost. Takto vytvořené vysoce účinné zrcadlo pak vydrželo i pokusy s 10kw laserem amerického námořnictva.
Navíc má tento typ zrcadla mít oproti běžným zrcadlům tvořených více materiály výhody i z hlediska tepelného namáhání.
Vlastní technika leptání nanostruktur do diamantů byla původně vyvinuta pro aplikace v kvantové optice/ kvantové komunikaci. Nyní pomocí iontového paprsku autoři studie vyleptali do povrchu diamantového plátku (tloušťka 3 mikrometry) o rozměrech 3 × 3 milimetry soustavu sloupců (děr) nahoře širokých a dole úzkých. Povrch diamantu získal díky tomu odrazivost 98,9 %.
„Můžete vyrobit zrcadla, které odrážejí 99,999 % dopadajícího světla, ale ta se skládají z 10-20 vrstev. To je dobré pro laser s nízkým výkonem, vysoké výkony to určitě nevydrží,“ uvedl spoluautor studie Neil Sinclair, ze SEAS. Výkon současných laserů roste, takže je třeba zvyšovat i odolnost dalších prvků v zařízení. Při testu, kdy se hodně energie soustředilo na velmi malé místo (parametry viz výše) materiál odolal a nepropálil se.
Autoři výzkumu, respektive příslušná instituce, chtějí příslušné techniky licencovat. Jako aplikace se nabízí vojenský průmysl, výroba polovodičů nebo komunikace ve vesmíru. Namísto diamantu by se v některých případech mohlo dát pracovat i s levnějšími materiály, nabízí se oxid křemičitý.

Haig A. Atikian et al, Diamond mirrors for high-power continuous-wave lasers, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30335-2
Zdroj: Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences / Phys.org

Týden na ITBiz: Umělá inteligence prý narazí na meze matematických paradoxů

Gartner předpovídá, že celosvětové dodávky PC letos klesnou o 9,5 %. Bitcoin ve čtvrtletí klesl …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close