Лазерные кристаллы составляют основу твердотельных лазеров. Проще говоря, они служат усилителями излучения и одновременно влияют на тип излучения. Чтобы активировать лазерный луч, кристаллы необходимо сначала возбудить. Возбуждение лазерного кристалла, также известное как накачка, это процесс, при котором атомы или ионы в лазерном кристалле переводятся в возбужденное энергетическое состояние.
Фото: Китайская академия наукРазмер кристалла играет ключевую роль в производительности лазера. Исследователям из Китая удалось создать самый большой в мире кристалл бария-галлия-селена (также известный как BGGSe, BaGa2GeSe6) диаметром 6 сантиметров. Этот тип кристаллов может преобразовывать коротковолновый инфракрасный свет в средне- и длинноволновые инфракрасные волны.
По данным South China Morning Post, этот кристалл представляет собой прорыв, открывающий путь для создания высокоэнергетических лазеров, способных поражать спутники с Земли. Особенностью кристалла BGGSe является его высокая стойкость к разрушению. Сам кристалл выдерживает мощность до 550 мегаватт на квадратный сантиметр.
Готовый кристалл. Фото: Китайская академия наукДля производства, высокочистый барий, галлий и селен необходимо упаковать в кварцевые трубки под вакуумом. Затем эти трубки нагреваются до 1020 °C, создавая небольшую расплавленную область. В течение месяца из этого вещества вырастают кристаллы. Затем готовые кристаллы необходимо выдерживать при температуре 500 °C и медленно охлаждать, чтобы предотвратить появление дефектов.
Техника обработки также играет определенную роль в процессе производства. Их режут алмазными пилами и обрабатывают полировальным составом на основе оксида церия.
Помимо энергетического оружия, такие кристаллы могут также использоваться для медицинской диагностики и высокочувствительных инфракрасных систем, которые могут использоваться, например, для идентификации ракет и самолетов. Такие лазеры также имеют большое значение для исследований.
По сравнению с другими лазерными кристаллами китайский кристалл имеет сравнительно небольшие размеры. Кристалл титана-сапфира в лазере ZEUS Мичиганского университета имеет диаметр около 18 сантиметров.