Физики из Института прикладной физики РАН, МФТИ и компании «ИРЭ-Полюс» создали прототип дешевого и надежного лазерного скальпеля на основе керамики. Устройство можно использовать в качестве малотравматичного и дешевого лазерного скальпеля для хирургических операций, а также для резки и гравировки композитных материалов. Статья опубликована в журнале Optics Letters.
В качестве активной среды лазера ученые использовали керамику, полученную из соединений редкоземельных элементов — оксида лютеция с добавлением ионов тулия (Tm3+:Lu2O3). Именно ионы тулия и обеспечили способность керамики генерировать лазерное излучение. «Керамика — перспективный тип среды для лазеров, поскольку ее получают спеканием порошков в поликристаллическую массу. В производстве она дешевле и проще, чем монокристаллы, что крайне важно для массового внедрения. Кроме того, химический состав керамики легко менять, меняя и свойства лазера», — пояснил один из участников исследования Иван Обронов из МФТИ.
Созданный лазер преобразует энергию в излучение с эффективностью более 50%, что минимум в два раза выше эффективности других твердотельных лазеров. Он генерирует инфракрасное излучение с длиной волны около 2 микрон, и именно длина волны делает этот лазер незаменимым для медицинских целей, поскольку он не повреждает соседние ткани.
Медики используют двухмикронные гольмиевые лазеры с ламповой накачкой, однако эти устройства очень дороги, довольно громоздки, и не слишком надежны. Как считает Обронов, «у керамического лазера есть существенные конкурентные преимущества, они дешевле в производстве, проще и надежнее, и примерно в четыре раза компактнее гольмиевых. Это будет хороший выбор для хирургов».
Другая область применения — резка композитных материалов. Дело в том, что широко распространенные одномикронные лазеры хорошо режут металл, но полимеры для них практически прозрачны. Двухмикронный керамический лазер, в отличие от них, может эффективно резать и гравировать пластик.
