Сотрудники Института химии высокочистых веществ имени Г.Г. Девятых РАН представили революционное оптическое волокно с рекордно низкими потерями энергии. Это открытие особенно важно для передачи инфракрасных волн большой мощности, используемых в современных медицинских лазерах и сенсорах. Показатель потерь нового волокна оказался в пять раз ниже предыдущего лучшего достижения в этой области.
Основная проблема, которую удалось решить ученым, заключалась в высоком уровне оптических потерь в волокнах на основе теллурида германия. Эти материалы эффективно пропускают инфракрасный свет, но при их производстве внутри стекла образуются микрокристаллы, которые рассеивают излучение. Ранее типичный уровень потерь составлял около 10 децибел на метр. Российским специалистам удалось преодолеть этот барьер, создав волокно из стекла на основе теллурида германия с добавлением иодида серебра.
Для этого они усовершенствовали три ключевых этапа производства. Исследователи оптимизировали химический состав стекла, что повысило его стабильность и снизило температуру формирования нити. Также был разработан новый метод глубокой очистки сырья от вредных примесей, таких как кислород и водород. Их концентрация не превышает 0.00001%.
Важным нововведением стала оригинальная техника формирования волокна. Вместо классического вытягивания расплавленного стекла ученые применили метод выдавливания через малое отверстие в дне сосуда. Ключевое преимущество этого подхода в том, что в готовое волокно попадает только внутренняя, самая чистая часть исходного стекла. Все дефекты, включая трещины и частички кварца, остаются в сосуде. Это значительно повысило качество и светопроводящие способности конечного продукта.
В результате оптические потери в созданном волокне составили меньше 1 децибела на метр в широком инфракрасном диапазоне. Минимальные потери достигли 0.56 децибела на метр. На длине волны 10.6 микрометра, на которой работает самый распространенный медицинский и промышленный лазер, потери составили рекордные 0.79 децибела на метр.
Перспективы применения включают лазерные скальпели нового поколения для микрохирургии и высокочувствительные спектрометры для мониторинга состава воздуха или даже изучения далеких планет. В дальнейшем научный коллектив планирует испытать полученные волокна в конструкциях реальных лазерных устройств.
Ранее в Казани смоделировали новый волоконно-оптический датчик.
