В Самаре разработали установку, позволяющую создавать компактные мегаваттные лазеры

Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева совместно со своими российскими и зарубежными коллегами разработали и испытали первую в России экспериментальную лазерную установку нового типа, позволяющую создавать компактные лазеры мегаваттной мощности.

В настоящее время в мире активно ведутся поиски новых принципов построения мощных и компактных лазеров. Лазер с оптической накачкой на метастабильных атомах инертных газов создан учеными Самарского университета в кооперации с Самарским филиалом Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и университетом Эмори (Emory University, США) в рамках вузовской научно-исследовательской лаборатории «Структура и динамика квантовых систем» под руководством американского профессора Майкла Хэвена.

Экспериментальная работа по созданию нового лазера началась в США и России в 2012 году. Ученые Самарского университета совместно с коллегами из Самарского филиала ФИАН в августе 2019 года завершили разработку экспериментальной установки и первый же ее запуск подтвердил их теоретические расчеты.

Предложенное сочетание технологий позволяет создать компактный лазер, который способен выдавать непрерывное излучение мощностью до нескольких мегаватт. Кроме того, активная среда такого лазера содержит только инертные газы, что существенно упрощает техническую реализацию и позволяет создать химически инертный вариант лазерной установки – в отличие от лазеров на парах щелочных металлов.

В предложенной схеме в качестве эффективной оптической накачки используется излучение диодных лазеров, при этом в разрядной камере атомы инертных газов – неона, аргона, криптона, ксенона – переводятся в метастабильное возбужденное состояние в плазме, создаваемой электрическим разрядом при давлении порядка атмосферного. В такой газовой среде формируется гораздо более мощный и качественный лучевой поток, чем в существующих полупроводниковых лазерах, осуществляющих оптическую накачку.

Как отмечают ученые, по своим энергетическим свойствам подобные установки близки к космическим «бластерам», описываемым в фантастических романах, и могут использоваться при создании в будущем систем противоастероидной защиты Земли. Компактные мощные лазеры также могут быть востребованы в различных сферах промышленности, в том числе для обработки материалов, измерения расстояния между объектами и решения других задач.