MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Мощность лазеров ограничена пропускной способностью оптической системы — и это как раз тот случай, когда размер имеет значение. Но дело не только в размерах кристаллов в системе преобразования частоты лазерных импульсов. Не менее важны чистота кристаллов и отсутствие дефектов: чем больше кристалл, тем выше вероятность его загрязнения. Однако китайцы смогли удивить: они вырастили «инфракрасный» кристалл диаметром 60 мм — самый большой из известных в мире.
Источник изображений: Chinese Academy of Sciences
Ещё в 2010 году китайские учёные обнаружили у кристаллического сплава селенида бария-галлия (BGSe) способность преобразовывать частоту лазерных импульсов ближнего инфракрасного диапазона в импульсы среднего и дальнего инфракрасного спектра. Тем самым они повышали проникающую способность лазерного луча — например, для прохождения сквозь атмосферу даже в условиях облачности. Синтез кристалла достаточно большого размера помог бы создать боевой лазер для поражения спутников с Земли, что стало особенно актуально с появлением космической сети передачи данных и навигации.
В 1980-е годы рейгановская программа «Звёздных войн» — СОИ, или Стратегическая оборонная инициатива, — привела, в том числе, к появлению прототипов лазерных систем уничтожения баллистических ракет и спутников на низкой орбите. В 1997 году ВМС США провели испытание лазера MIRACL на полигоне White Sands Missile Range в Нью-Мексико. Основной целью было протестировать способность лазера поражать спутник на низкой околоземной орбите. Во время испытания оптическая система установки начала поглощать и рассеивать слишком большую мощность, что привело к расплавлению её компонентов. После этого программа была закрыта — но не забыта.
По словам китайских исследователей, после первой публикации о возможностях BGSe-лазеров никто в мире не смог разработать технологию синтеза крупных кристаллов — а они смогли. Как оказалось, сверхбольшие кристаллы BGSe испытывают в Китае уже около пяти лет, но публикация на эту тему вышла только в июле 2025 года. В этой работе учёные рассказали, как им удалось вырастить сверхчистый и свободный от дефектов кристалл BGSe диаметром 60 мм — самый большой из всех, о которых когда-либо сообщалось в научной литературе.
Процесс начинается с помещения сверхчистых селена, бария и галлия в кварцевые трубки в условиях вакуума. Затем начинается этап так называемого зонального отжига, или очистки. Это позволяет расплавить материал для удаления примесей, которые относительно легко отделяются в жидком состоянии. По мере спуска расплава в более холодную часть печи происходит кристаллизация. Залогом успеха служат сверхточный контроль и выдержка в процессе роста кристалла.
Из полученной таким образом заготовки были изготовлены кристаллические преобразователи инфракрасных частот размерами 10 × 10 × 50 мм. Каждый квадратный сантиметр такого кристалла выдерживает лазерный импульс рекордной мощности — до 550 МВт. Разработка обещает найти также гражданское применение — например, в медицине или для беспроводной связи.
Источник:
