Китайски изследователски екип успешно разработи амониев флуорооксоборат (ABF), високоефективен нелинеен оптичен кристал, предназначен за генериране на вакуумна ултравиолетова светлина (VUV). Твърди се, че новият материал ще осигури продължаващото глобално господство на Китай в VUV оптичните кристални материали.
Изцяло твърдотелни VUV лазери, характеризиращи се с дължини на вълните по-къси от 200 нанометра, предлагат предимства като висока фотонна енергия, отлично качество на лъча, компактна структура, превъзходна стабилност, дълъг живот и ниски разходи за поддръжка. Тези атрибути ги правят решаващи за напредъка в прецизната обработка, лазерната комуникация и граничната наука.
Нелинейните оптични кристали са основните материали за генериране на VUV лазери и тяхната производителност пряко влияе върху изходната дължина на вълната на лазера и ефективността на преобразуване, според Пан Шили, директор на Техническия институт по физика и химия в Синдзян към Китайската академия на науките, който ръководи изследването.
Китай отдавна е в челните редици на изследването на VUV нелинейни оптични кристали. През 90-те години на миналия век китайски учени изобретиха кристала калиев берилиев флуороборат (KBBF), който беше единственият практически кристал, способен да постигне лазерна мощност под 200 nm чрез директно удвояване на честотата за повече от три десетилетия.
С непрекъснатото развитие на приложенията на лазерната технология намирането на превъзходен кристал с висока VUV прозрачност, силен нелинеен оптичен отговор, голямо двойно пречупване и отлични свойства на растеж е последователна цел в изследователската област.
Изследователският екип на Pan предложи новаторски дизайн на флуориране и механизъм за регулиране на свойствата за вакуумни ултравиолетови нелинейни оптични кристали. Те включват ковалентни връзки между флуор и бор, като значително подобряват ширината на лентата на кристала, ефекта на удвояване на честотата и двойното пречупване, ключови елементи за подобряване на производителността на кристала.
Надграждайки тази теоретична иновация, изследователите преодоляха предизвикателствата в технологията за растеж на кристали, за да произведат монокристали ABF с високо оптично качество с размери в сантиметър.
„Преминаването от кристали с милиметър към сантиметър беше изключително предизвикателство“, каза Пан. „Екипът прекара почти 10 години в усъвършенстване на процесите и оборудването, за да постигне този пробив.“
Освен това екипът реши предизвикателства при обработката, свързани с рязане и полиране на кристали, и разработи VUV нелинейни оптични устройства с високо оптично качество и висок праг на увреждане, предизвикано от лазера. Резултатите от изследването са публикувани в международното списание Nature в четвъртък.
Производителността на кристала ABF е изключителна, постигайки рекордна светлина от 158,9 nm чрез генериране на втора хармонична фаза, максимална наносекундна импулсна енергия от 4,8 mJ при 177,3 nm и максимална ефективност от 7,9 процента.
„Кристалът ABF има голямо обещание за разработване на усъвършенствано оборудване за научни изследвания, изследване на механизми на свръхпроводимост и навлизане в някои непознати области“, каза Пан. „В производството може да се прилага за свръхпрецизна микрообработка и високопрецизна обработка на повърхности в множество области от висок клас, като прецизно оборудване за аерокосмическа техника, усъвършенствано оптично производство, прецизни машини и производство на биомедицински устройства.“
Източник https://bccci.net/bg/feed/