Сверхпрочное алмазное зеркало позволило создать лазер, способный плавить сталь
Команда инженеров из Гарварда обратилась к одному из самых прочных известных материалов — алмазу, который ученые использовали для создания нового зеркала, способного выдержать лазерные лучи, достаточно сильные, чтобы прожечь сталь.
Новое прочное зеркало было разработано в ответ на некоторые недостатки современных мощных лазерных систем непрерывного действия. Зеркала, используемые для направления лучей в этих лазерах, образованы тонкими слоями материалов с различными оптическими свойствами. Если в одном из этих слоев есть хотя бы крошечный дефект, лазер прожжет зеркало, а не отразится от него, что приведет к срыву всей операции.
Более простой подход может состоять в том, чтобы использовать один материал для всего зеркала, чтобы ограничить вероятность дефектов, но нельзя просто взять один из самых прочных материалов на планете и заставить его работать. Чтобы сформировать новое алмазное зеркало, исследовательской группе пришлось использовать передовые методы травления, первоначально разработанные для вырезания наноразмерных структур в алмазах для нужд квантовой оптики и коммуникаций.
Эти методы включали использование ионного луча для травления микроскопических структур в форме тройника для гольфа на поверхности тонкого алмазного листа размером всего 3 x 3 мм. Именно эти структуры придают алмазному зеркалу его отражающие свойства, и ученые пришли к выводу, что коэффициент отражения 98,9% является оптимальным показателем, который помогает сохранить его долговечность.
«Вы можете сделать отражатели с коэффициентом отражения 99,999%, но с 10-20 слоями, что хорошо для маломощного лазера, но вот большие мощности они уже не выдержат», — объяснил Нил Синклер, соавтор статьи.
Как испытывают зеркала для сверхмощных лазеров
Ученые испытали свое новое зеркало, поместив его перед лазером мощностью 10 кВт, используемым для исследований ВМС США, который, как они отмечают, достаточно силен, чтобы прожечь сталь. Зеркало оказалось совершенно невредимым.
Ученые изучают коммерциализацию технологии и прогнозируют, что их новые алмазные зеркала будут использоваться для развития различных областей, от производства полупроводников и обороны до связи в дальнем космосе и промышленного производства.