Старший научный сотрудник Института химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН Максим Суханов сообщил, что полученные характеристики позволяют использовать его в составе компактных устройств анализа сред
Ученые Института химии высокочистых веществ РАН (участник консорциума Центра компетенций НТИ «Фотоника») совместно с Научным центром волоконной оптики РАН, Институтом общей физики РАН и Физическим институтом РАН разработали халькогенидное стекло, легированное ионами неодима, и получили на нем перестраиваемую лазерную генерацию с длиной волны в 5,56–6,01 микрометров (мкм). Такого рода материалы необходимы для создания компактных, мобильных систем анализа и диагностики различных сред. Результаты исследований опубликованы в журнале Journal of Luminescence.
«Разработка стеклообразных материалов для лазеров с длиной волны в 6 мкм привлекала интерес исследователей уже давно. Над этой проблемой работали в Великобритании, США, Южной Корее, Бразилии, Китае. Но не достигли лазерной генерации из-за недостаточного уровня чистоты стекол. Мы в свой работе не только смогли повысить чистоту материала по вредным примесям в 10 раз, но и предложили схему накачки ионов неодима и продемонстрировать работу лазера необходимой длины волны», - комментирует старший научный сотрудник ИХВВ РАН Максим Суханов.
Как отмечают ученые, технология получения таких стекол очень сложная. Основой материала являются селениды германия, сурьмы и галлия, легирующей добавкой – неодим. Такие материалы является бескислородными, поэтому их производство происходит в отсутствии кислорода и влаги, в специальных вакуумированных кварцевых ампулах. В эти ампулы последовательно загружаются компоненты стекол в летучих химических формах, затем смесь нагревается до 800–850 °С при постоянном перемешивании. За счет использования летучих соединений удается провести дополнительную очистку компонентов и получить высокочистые халькогенидные стекла, в которых содержание примесей составляет всего 0,1 грамма на тонну.
«Получаемые селенидные материалы не прозрачны для излучения с длиной волны менее 1 мкм. С этим связана трудность активации ионов неодима. Для ее преодоления предложена схема сенсибилизации неодима тербием, когда излучение накачки поглощается ионами тербия и передается ионам неодима, которые в свою очередь становятся источником лазерного излучения. Удалось достичь энергии в импульсе 16 мДж», - продолжил Максим Суханов.
Получаемые стекла могут быть яркими источниками излучения, необходимыми для диагностики окружающей среды, мониторинга производственных процессов и проведения медицинских анализов. Например, с помощью получаемого излучения можно контролировать состав выдыхаемого человеком воздуха или находить в атмосфере метан, аммиак и другие газы.
По словам нижегородских ученых аналогов их разработке нет, на рынке также не представлено подобных решений.