Кристал може витримувати інтенсивне лазерне випромінювання потужністю до 550 мегават на квадратний сантиметр. Китайські вчені заявили про створення найбільшого у світі кристала селеніду барію-галію (BGSe) для вдосконалення лазерних систем великої дальності та значного покращення технологій інфрачервоного зондування.
Синтетичний кристал, розроблений дослідниками з Хефейських інститутів фізичних наук Китайської академії наук, має діаметр 60 міліметрів (2,36 дюйма). Він ефективно перетворює короткохвильові інфрачервоні лазери на промені середнього та далекого інфрачервоного діапазону. Ці довжини хвиль можуть долати більші відстані крізь атмосферу з мінімальними втратами, повідомляє South China Morning Post.
Найбільший у світі кристал BGSe
Кристал може витримувати інтенсивне лазерне випромінювання потужністю до 550 мегават на квадратний сантиметр, що приблизно в 10 разів перевищує поріг пошкодження більшості сучасних матеріалів військового класу.
Ця довговічність робить кристал придатним для застосування в надпотужних лазерах, які раніше виходили з ладу через внутрішні пошкодження, як-от випробування ВМС США 1997 року, під час якого лазер середнього інфрачервоного діапазону пошкодив свої компоненти під час спроби вразити супутник.
«Це найбільший зразок, знайдений у світі на сьогодні», – написала дослідницька група під керівництвом фізика Ву Хайсіня у рецензованій статті, опублікованій у червні в журналі «Journal of Synthetic Crystals».
Цей прорив є результатом десятиліття зусиль. BGSe був вперше відкритий китайськими вченими у 2010 році, вразивши світових дослідників оборонної галузі своїми унікальними властивостями. Дослідники заявили, що спроби західних лабораторій відтворити матеріал у великих масштабах поки що не увінчалися успіхом.
Виготовлення такого великого та стабільного кристала вимагає надзвичайної точності. Процес починається з високочистого барію, галію та селену, запаяного у кварцові трубки в умовах вакууму. Їх нагрівають до 1020 градусів Цельсія (1868 градусів Фаренгейта) у двозонній печі, утворюючи розплавлену область. Протягом місяця кристал повільно формується, оскільки матеріал охолоджується в ретельно контрольованому середовищі.
Потужні лазерні системи
Після вирощування кристал необхідно відпалити, нагріти до 500 градусів Цельсія (932 градуси Фаренгейта) протягом кількох днів, а потім охолодити зі швидкістю лише 5 градусів на годину, щоб уникнути дефектів. Потім поверхні полірують за допомогою алмазних пилок та суспензії оксиду церію для досягнення оптичної чистоти та структурної цілісності.
Виробники стикаються з ключовими проблемами, такими як видалення кисню та вологи, точний контроль температури та забезпечення стабільної якості кристалів на кожному етапі вирощування та очищення. Хоча в документі не підтверджується військове використання, час цієї розробки відповідає зростаючому інтересу Китаю до зброї спрямованої енергії та космічної оборони.
Дослідники припускають, що кристал можна використовувати в потужних лазерних системах, здатних передавати сигнал крізь атмосферні вікна, можливо, досягаючи супутників або інших віддалених цілей. Автори виділили потенційні цивільні застосування, включаючи медичну візуалізацію та надчутливі інфрачервоні системи виявлення, що використовуються для відстеження ракет або ідентифікації літаків.
Продуктивність BGSe виділяється навіть у порівнянні з лазерною оптикою, що не використовується для зброї. Наприклад, лазерна система ZEUS в Мічиганському університеті використовує масивний сапфіровий кристал, легований титаном, діаметром майже 7 дюймів, на виробництво якого знадобилося понад чотири роки. Команда Ву завершила свій кристал за значно менший час.