Международный коллектив исследователей представил инновационные тонкопленочные покрытия с дифракционными решетками для современных нанотехнологий. Разработка позволит увеличить энергию лазерных установок за счет сложения лазерных лучей. Работа выполнена специалистами подведомственного Минобрнауки России Пензенского государственного университета (ПГУ) в сотрудничестве с учеными из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, Шанхайского университета и Шанхайского института оптики и точной механики Китайской академии наук.
Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Математика и суперкомпьютерное моделирование» ПГУ Юрий Смирнов. Источник фото: ПГУ
Тонкопленочные оптические покрытия с дифракционными решетками – это особые приборы, которые используются для усиления коротких лазерных импульсов до очень высоких уровней мощности - петаваттных и сверхпетаваттных. 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 российских ученых заключалась в разработке математической модели для создания новых диэлектрических дифракционных решеток, которые еще сильнее увеличат мощность лазерного луча. Математическим методом они рассчитали все 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 нанопокрытий для лазерных технологий.
В ближайших планах ученых разработать двумерные диэлектрические дифракционные решетки.
Результаты работы опубликованы в одном из научных изданий, также подана заявка на патент.
Источник информации: пресс-служба Минобрнауки России
Источник фото: ПГУ
