МОСКВА, 29 янв – РИА Новости. Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева (Самарского университета) и их коллеги из других российских научных организаций создали образцы алмазных оптических элементов, которые с высокой эффективностью позволяют фокусировать излучение мощных технологических CO2-лазеров для обработки материалов в промышленности. Результаты опубликованы в журнале Diamond and Related Materials.
Сотрудники Самарского университета, Института систем обработки изображений РАН – филиала ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН (г. Самара) и Института общей физики РАН (г. Москва) на протяжении 20 лет проводили совместные исследования в области создания алмазной дифракционной оптики инфракрасного диапазона.
В Самаре, в частности, проводилась разработка численных методов и программного обеспечения для расчета и моделирования дифракционных оптических элементов. В Институте общей физики РАН, в научной группе академика РАН Виталия Конова разрабатывались методы синтеза искусственных поликристаллических алмазных пленок и технологии их микроструктурирования.
В конце 1990-х годов были созданы первые образцы оптических элементов на поликристаллических алмазных пленках, предназначенных для фокусировки излучения мощных инфракрасных лазеров – линз и фокусаторов. По словам исследователей, новый оптический материал обладает уникальными физическими свойствами, весьма близкими к свойствам натуральных алмазов. Однако используемая до сих пор технология изготовления оптических элементов из этого материала ограничивала энергетическую эффективность изготовленных элементов.
Поскольку алмаз обладает хорошей теплопроводностью, новые оптические элементы позволят управлять излучением мощных технологических CO2-лазеров, широко применяемых на производстве для обработки металлов (резка, закалка, напыление) и других материалов.
"Новый подход позволяет создавать элементы, фокусирующие излучение лазеров в заданные области с высокой эффективностью. Учитывая широкое распространение технологических установок на основе таких лазеров, можно говорить о высоком коммерческом потенциале работы", – сообщил ученый.
Он также отметил, что исследователи научились фокусировать излучение мощного технологического лазера не только в точку, как обычная линза, а в любые двумерные области (квадрат, круг) с эффективностью, близкой к 100%.
"Такие задачи возникают при необходимости лазерной обработки поверхности материала (например, закалки металлов). У нас появляется возможность одномоментного формирования равномерного распределения интенсивности лазерного излучения в обрабатываемой области вместо поточечного сканирования", – пояснил Павельев.
Кроме того, разработанная технология позволит, по его словам, осуществлять эффективное деление исходного пучка технологического лазера на заданное число пучков с заданным распределением энергии между пучками и фокусировать излучение с большой глубиной фокуса, что важно при лазерной обработке сложной трехмерной поверхности.
С помощью новой технологии специалисты уже создали несколько образцов оптических элементов. В дальнейшем они планируют разрабатывать и исследовать элементы с более сложным функционалом. Для просветления созданных алмазных элементов предполагается использовать антиотражающее покрытие для алмазной оптики, ранее разработанное и исследованное в рамках совместной работы АО "НИИ "Экран"" (г. Самара), Самарского университета и Института общей физики РАН.
