Нові алмазні дзеркала здатні витримувати вплив лазерів

Зараз потужні лазери використовуються в багатьох областях, починаючи від виробництва та закінчуючи космічними комунікаціями. У міру розвитку даного напряму виникає потреба в ще потужніших пристроях, що призводить до необхідності змін конструкції та створення оптичних компонентів, здатних витримувати та пропускати через себе величезні кількості енергії. І нещодавно група вчених та інженерів з Гарвардського університету, використовуючи алмаз, найтвердіший матеріал у світі, створила дзеркало нового типу, здатне без шкоди витримати дію та показати промінь потужного лазера, здатного пробивати сталеві перешкоди.

Нове дзеркало було створено на розв’язання певних проблем під час створення потужних лазерних систем, здатних працювати у безперервному режимі. Використовувані раніше високоякісні дзеркала, які є основним компонентом будь-якого лазера, виготовляються з кількох шарів матеріалів, що мають різні оптичні властивості. І якщо в будь-якому з цих шарів є навіть дуже крихітний дефект, то дзеркало прогорає там і втрачає свою функціональність.

Тому вчені вирішили використати єдиний матеріал для всієї структури дзеркала, що зменшує ймовірність появи дефектів. Взявши високоякісний кристал алмазу, розміром 3 на 3 міліметри, вчені за допомогою іонного променя сформували на його поверхні крихітні наноструктури, подібні до структур, що широко використовуються в областях квантової оптики та комунікацій. Наявність впорядкованого масиву структур певної форми, яку можна розглянути на одному з наведених тут знімків, надає поверхні кристала алмазу високі властивості, що відображають, при цьому, величина коефіцієнта відображення становить 98.9 відсотка.

«Можна, звичайно, створити дзеркало, коефіцієнт відображення якого становить 99.999 відсотка» — розповідає Ніл Сінклер (Neil Sinclair), провідний дослідник, — «Але таке дзеркало складатиметься з 10-20 різних шарів. Щобільше, таке дзеркало можна буде використати тільки в малопотужних лазерах, воно просто не витримає впливу величезних потужностей світла, що падає на нього.

Вчені провели випробування, помістивши алмазне дзеркало у промінь лазера військового призначення, потужністю 10 кВт, сфокусованого в крапку, діаметром 750 мікронів. Не зважаючи на те, що такий лазер досить легко спалює сталеві мішені на такій відстані, дзеркало витримало і залишилося неушкодженим. Такий підхід з використанням одного матеріалу для виготовлення всього дзеркала усуває проблему з різними коефіцієнтами теплового розширення різними матеріалами, що призводить до виникнення механічної напруги при нагріванні. Джерело