Разработка ученых России и Китая поможет увеличить энергию лазерных установок

15 мая 2023
206

Российские и китайские исследователи представили инновационные тонкопленочные покрытия с дифракционными решетками для современных нанотехнологий. Разработка позволит увеличить энергию лазерных установок за счет сложения лазерных лучей. Результаты работы опубликованы в журнале «Дифференциальные уравнения», также подана заявка на патент, сообщает пресс-служба Минобрнауки России.

Тонкопленочные оптические покрытия с дифракционными решетками — это особые приборы, которые используются для усиления коротких лазерных импульсов до очень высоких уровней мощности — петаваттных и сверх-петаваттных. Проще говоря, они позволяют складывать лазерные лучи различной длины волны в один мощный луч для увеличения его энергии без использования специальных установок. Такие покрытия применяются повсеместно, начиная от поляризационных очков и заканчивая лазерным термоядерным управляемым синтезом.

Задача ученых заключалась в разработке математической модели для создания новых диэлектрических дифракционных решеток, которые еще сильнее увеличат мощность лазерного луча. Математическим методом они рассчитали все ее параметры: расстояние между штрихами, их высоту, подходящие материалы для штрихов, слои зеркал и так далее. Также они смогли оптимизировать работу созданных решеток.

«В создании модели математика занимает главное место. Разработчики всегда хотят добиться высоких результатов, чтобы увеличить КПД решетки, сложение лазерных лучей и так далее. И только после этого можно реализовывать решетку уже в материале», — рассказал доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Математика и суперкомпьютерное моделирование» ПГУ Юрий Смирнов.

Проектированием и экспериментальным исследованием разработки занимались китайские коллеги. По словам исследователей, отклонение от расчетных величин составило 5–7%, что значительно превосходит предыдущие результаты. Это доказывает эффективность технологии.

Инновационным решением уже заинтересовалась госкорпорация «Росатом», которая специализируется на создании нано- покрытий для лазерных технологий. В ближайших планах ученых разработать двумерные диэлектрические дифракционные решетки.