Уменьшение порога генерации лазера приблизительно в тысячу раз позволит значительно увеличить его эффективность. Добиться такого эффекта ученым удалось в ходе экспериментов — при добавлении в активную среду агрегированных наночастиц изменились характеристики «случайных» лазеров.
В так называемых случайных лазерах не используются зеркала, с помощью которых в обычных лазерах происходит усиление света в активной среде (генерация) и формирование луча. Поэтому изготовление «случайных» лазеров дешевле и проще с технологической точки зрения.
Ученые Томского государственного университета изучают «случайные» лазеры, в качестве активной среды которых выступают растворы органических красителей. Их задача — уменьшить порог генерации лазера, то есть добиться большей эффективности.
«Мы добавляли в жидкие органические красители агломерированные наночастицы серебра, алюминия, золота и других металлов, а также диэлектриков, например, оксида титана, оксида алюминия, — цитирует магистранта ТГУ Михаила Зиновьева пресс-служба вуза. — Если использовать чистый краситель без наночастиц, то порог генерации будет высоким, а КПД низким. То есть, необходимо затратить много энергии для достижения генерации, это является нецелесообразным».
Ученые сконструировали отечественные лазеры для систем наведения
Технологии
Ученые ТГУ стали первыми, кто использовал в своей работе не одиночные наночастицы, а агрегированные, причем не благородных металлов, а алюминия, железа и других. Это уменьшает стоимость технологии: один грамм золота стоит около 2 тысяч рублей, а один грамм алюминия — менее 1 рубля.
Пока самое эффективное понижение порогов генерации у ученых ТГУ получилось при добавлении 0,1 — 1% объемной доли наночастиц серебра или алюминия — это позволило уменьшить пороги лазерной генерации до тысячи раз.
«Исследования активных сред с наночастицами необходимо для создания новой элементной базы для оптоэлектроники», — говорит заведующтй лабораторией СФТИ ТГУ Алексей Землянов.
Исследование Зиновьева проводилось в рамках подготовки магистерской диссертации. Однако в лаборатории продолжается работа по изучению и улучшению свойств «случайных» лазеров. В дальнейшем планируется выбор наиболее эффективных наночастиц и проведение с ними исследований. Возможность управлять свойствами таких лазеров позволит использовать уникальные характеристики их света в научном оборудовании, в промышленных и медицинских целях.