Cientistas criaram um espelho de diamante que não queimou sob um laser superpoderoso

À medida que aumenta a potência dos lasers para diversas áreas, a cada vez surge a questão de novos componentes de sistemas ópticos que devem suportar potências exorbitantes. Em seu estudo, cientistas da Universidade de Harvard estudaram o diamante como base para um espelho óptico de laser e chegaram à conclusão de que este é um material extremamente promissor para controlar os feixes de luz dos lasers mais potentes.

Fonte da imagem: Depositphotos

Normalmente, um espelho para lasers de onda contínua de alta potência é feito de várias camadas de materiais diferentes. O menor defeito em qualquer uma das camadas leva à queima instantânea do espelho. Os cientistas decidiram fazer um espelho a partir de um único material, o que poderia simplificar a produção de componentes ópticos de sistemas a laser, e propuseram um diamante para isso. Mas não uma pedra polida em uma camada de espelho, mas uma nanoestrutura gravada de uma certa maneira.

A tecnologia de gravação de diamantes já foi desenvolvida para o desenvolvimento da óptica quântica e das comunicações. Com sua ajuda, estruturas em nanoescala de uma determinada forma foram cortadas em diamantes. O processo envolve uma operação usando um feixe de íons para gravar estruturas microscópicas na superfície de uma fina folha de diamante. No experimento, os cientistas criaram tais estruturas em uma área de apenas 3 × 3 mm (veja a foto abaixo). A refletividade do espelho resultante atingiu 98,9%, o que não chega ao nível dos espelhos “clássicos” multicamadas, mas esse espelho é extremamente simples de fabricar.

«Você pode fazer espelhos que são 99,999% refletivos, mas eles têm de 10 a 20 camadas, o que é bom para um laser de baixa potência, mas certamente não pode lidar com alta potência”, disse Neil Sinclair, coautor do artigo.

Os cientistas testaram o novo espelho de diamante colocando-o na frente de um laser militar de 10 kW, que eles dizem ser forte o suficiente para queimar aço. O espelho permaneceu completamente ileso.

Fonte da imagem: Loncar Lab/Harvard SEAS

«A vantagem deste estudo é que focamos um laser de 10kW em um ponto de 750µm em um diamante de 3mm por 3mm, que é muita energia focada em um ponto muito pequeno, e não o queimamos”, disse outro autor do estudo. papel. “Isso é importante porque, à medida que os sistemas a laser se tornam mais famintos por energia, maneiras criativas devem ser encontradas para tornar os componentes ópticos mais confiáveis.”

Em seus próximos trabalhos, os cientistas explorarão a possibilidade de comercializar a tecnologia para uso em diversas áreas – desde a produção de semicondutores e soluções militares até comunicações espaciais e produção industrial. O trabalho foi publicado na revista Nature Communications.