Опыты российских физиков с нанотрубками помогут улучшить работу импульсных лазеров

МОСКВА, 4 февраля. /ТАСС/. Физики из МФТИ и Института общей физики РАН выяснили, что чистые или допированные углеродные нанотрубки можно использовать, чтобы управлять свойствами одиночных или связанных сверхкоротких вспышек излучения, вырабатываемых волоконными лазерами. Данное открытие позволит улучшить работу лазеров, применяемых в метрологии, медицине и квантовых вычислениях, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Мы показали, что допированные нитридом бора нанотрубки обладают оптическими свойствами, подходящими для стабильной одноимпульсной генерации в режимах солитонов и диссипативных солитонов, что часто требуется в области телекоммуникаций. А для получения когерентной многоимпульсной генерации в виде групп связанных импульсов лучше использовать чистые углеродные нанотрубки", - пояснила заведующая лабораторией наноуглеродных материалов МФТИ Елена Образцова, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Как отмечают ученые, волоконные лазеры представляют собой одни из самых компактных и при этом мощных источников когерентного излучения. Это лазерные диоды, подключенные к оптоволокну, содержащему в себе ионы редкоземельных металлов и другие добавки, которые усиливают лазерное излучение. Благодаря их гибкости и произвольной длине этого оптоволокна волоконные лазеры применяются в промышленности для обработки материалов, а также в науке и медицине.

По словам исследователей, волоконные лазеры также можно заставить вырабатывать очень короткие, но мощные вспышки излучения, если встроить в него специальные элементы, которые физики называют насыщаемыми поглотителями. Они представляют собой частицы различных наноматериалов, в том числе углеродных нанотрубок, графена, нитрида бора или максенов, которые поглощают излучение накачки так, что эти взаимодействия сами по себе приводят к формированию сверхкоротких импульсов лазерного излучения.

Российские ученые впервые всесторонне изучили, как свойства углеродных нанотрубок влияют на режим работы подобных импульсных волоконных лазеров. Для получения этих сведений физики подготовили набор чистых и допированных углеродных нанотрубок, измерили их свойства вне лазера, а также разработали специальную экспериментальную установку и проследили за влиянием этих поглотителей на работу эрбиевого волоконного лазера.

Эти опыты показали, что допированные нанотрубки позволяют получать стабильные одиночные импульсы, аналоги которых активно используются в телекоммуникациях и метрологии. А применение чистых углеродных нанотрубок позволяет контролируемым образом получать так называемые "солитонные молекулы", серии из связанных импульсов с уникальными характеристиками, которые в теории могут ускорить работу систем передачи информации. Эти сведения, как надеются физики, расширят применение нанотрубок в производстве волоконных лазеров.