В России создали материал, улучшающий работу лазеров

Ученые все чаще создают материалы, которые помогают сделать лазерные технологии безопаснее, эффективнее и точнее.

Такие разработки особенно важны для промышленности, медицины и научных измерений, где даже небольшие искажения могут повлиять на результат. МОСКВА, 25 мая — РИА Новости. Новый материал для поглощения "вредного" лазерного излучения разработали ученые СКФУ. На его основе можно создавать более точные бесконтактные измерители температуры, мощные прожекторы и лазерные приборы для медицины, косметологии и машиностроения. Результаты представлены в Journal of the European Ceramic Society.

Принцип работы лазера можно сравнить с выступлением хорошо отрепетированного хора, в котором тысячи голосов должны звучать строго в унисон. Однако если в этой системе появляются "фальшивые" сигналы, они нарушают общую гармонию и снижают качество работы устройства. В лазере роль такого своеобразного "дирижера" выполняют специальные материалы, способные поглощать паразитное, то есть нежелательное, излучение, пояснили в Северо-Кавказском федеральном университете (СКФУ). Подобные вещества помогают удерживать процесс генерации света под контролем и повышают стабильность работы оборудования.

Исследователи отмечают, что создание таких материалов открывает путь к более точной настройке лазерных систем и расширяет их практическое применение. В будущем подобные разработки могут использоваться не только в приборах для измерения температуры, но и в высокотехнологичных установках, где требуется надежное управление световым потоком. Таким образом, новый материал может стать важным шагом в развитии современных фотонных и лазерных технологий.

Современные лазерные технологии все шире применяются в промышленности, медицине и косметологии, где особенно важны точность, стабильность и высокая энергоэффективность оборудования. Именно поэтому ученые продолжают искать способы сделать лазерные установки более мощными, надежными и экономичными в работе.

В Северо-Кавказском федеральном университете создали новый материал, который можно назвать своеобразным «дирижером» для медицинских, косметологических и машиностроительных лазерных систем. Он помогает согласовать работу компонентов лазерной среды и улучшает ее функционирование за счет более эффективного подавления паразитных излучений. Благодаря этому установка работает с меньшими потерями и с большей отдачей по полезному излучению.

В отличие от существующих аналогов, разработка СКФУ лучше поглощает нежелательные световые сигналы, которые мешают нормальной работе лазера. Это повышает эффективность всей системы и делает ее особенно перспективной для задач, где требуется высокая точность воздействия. Такой подход важен как для промышленных процессов, включая резку и сварку в машиностроении, так и для медицинских процедур, например при использовании лазерного скальпеля в хирургии.

Как пояснил один из авторов разработки, заведующий научной лабораторией технологий перспективных материалов и лазерных сред СКФУ Виталий Тарала, если подавить паразитное излучение, то КПД лазера возрастает. В результате устройство начинает работать более эффективно, что особенно значимо в областях, где от качества лазерного луча зависят точность, безопасность и конечный результат процедуры или технологической операции.

Новый материал разработан на базе иттрий-алюминиевого граната, легированного самарием (YAG:Sm), в структуру которого дополнительно введены атомы скандия (Sc). Подобный подход позволяет тонко настраивать свойства кристалла и добиваться более высокой стабильности его работы. По словам Таралы, исследователи выяснили, что именно концентрация скандия определяет, насколько эффективно материал поглощает паразитное излучение. Иными словами, при точном подборе состава можно получить своего рода «дирижера» с безупречной чувствительностью и почти мгновенной реакцией на внешние воздействия.

Особый интерес эта разработка представляет для лазерной техники, поскольку позволяет улучшать поведение активной среды в условиях сильной нагрузки. Благодаря своим характеристикам новый материал может применяться в неодимовых лазерах различной мощности и габаритов, используемых для резки и сварки металлов. Кроме того, он может найти применение и в медицинской сфере, а также в косметологии — например, при удалении татуировок и перманентного макияжа. Таким образом, материал открывает возможности для более точных, эффективных и безопасных лазерных технологий в нескольких областях сразу.

Специалисты СКФУ ведут работу над созданием крупногабаритных лазерных элементов на основе нового перспективного материала, который может существенно расширить возможности современной фотоники и лазерной техники. Разработка направлена на получение более эффективных, надежных и устойчивых компонентов, пригодных для применения в высокотехнологичных отраслях.

Проект выполняется в рамках государственного задания и включает не только исследование свойств нового материала, но и его практическую проверку в условиях, приближенных к реальному производству. Ученые планируют тщательно изучить характеристики будущих лазерных элементов, чтобы оценить их работоспособность, стабильность и потенциал для масштабирования.

После завершения лабораторных испытаний разработанные элементы предполагается протестировать в промышленных установках. Такой этап позволит определить, насколько эффективно они смогут работать в составе оборудования, применяемого на предприятиях, а также какие преимущества дадут по сравнению с существующими решениями. В случае успешных результатов новая технология может найти широкое применение в промышленности и научных исследованиях.

Источник и фото - ria.ru