В МГУ разработали уникальный безопасный лазер для лечения глаз
Экспериментальный образец лазера на кристалле (Er,Yb):GdAl3(BO3)4 Источник: Николай Леонюк
Группа ученых из Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и Белорусского национального технического университета создала уникальный лазер, который является компактным источником излучения с длинами волн, безопасными для человеческого глаза. Разработка может применяться в медицине, коммуникационных системах, а также в научных исследованиях. Работы ученых опубликованы в журналах и .
«Совместно с белорусскими коллегами нами был разработан макет нового высокоэффективного безопасного для зрения лазера с полупроводниковой накачкой, который может использоваться в офтальмологии, коммуникационных системах и дальнометрии», - комментирует Николай Леонюк, профессор кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова.
Разработка такого лазера стала возможной благодаря тому, что коллектив ученых создал лабораторную технологию выращивания монокристаллов с заданными свойствами.
Излучение спектральной области 1500-1600 нм является условно безопасным для глаз и привлекает внимание для практического применения в медицине, дальнометрии (определения расстояния от наблюдателя до объекта), системах связи и оптической локации. Такая особенность обусловлена, во-первых,тем, что светопреломляющая система глаза (роговица и хрусталик) обладают достаточно высоким коэффициентом поглощения в этой спектральной области, благодаря чему лишь малая доля падающей энергии достигает чувствительной сетчатки. Во-вторых, излучение в области 1500-1600 нм обладает малыми потерями при прохождении через атмосферу.
На сегодняшний день среди источников излучения в указанном спектральном диапазоне наибольшее практическое распространение получили твердотельные лазеры на основе фосфатных стекол с ионами Er (эрбия) и Yb (иттербия). Такие стекла отличаются относительной простотой, компактностью и возможностью работы в режиме модулированной добротности, необходимом для получения импульсов короткой длительности.
Основной недостаток, ограничивающий применение эрбиевых фосфатных стекол в системах с непрерывной диодной накачкой - низкая теплопроводность матрицы. Для снятия таких ограничений можно использовать кристаллические матрицы, содержащие ионы Er и Yb.
В данной работе для повышения эффективности генерации, энергии импульсов и частоты их следования и, как следствие, увеличения предельной дальности измерений расстояний, уменьшения погрешности и сокращения времени измерений в качестве активной среды использовались монокристаллы GdAl3(BO3)4, активированные ионами Er и Yb. Такой монокристалл характеризуется рекордным значением теплопроводности и высокой термохимической стабильностью (разрушение при температурах 1280 °C, устойчив в агрессивных средах), а также механической прочностью).
«Созданный твердотельный лазер на основе кристаллов иттрий-гадолиниевого бората (Er,Yb:GdAl3(BO3)4) - это уникальный компактный источник излучения с различными длинами волн (1520, 1531, 1550, 1602 нм) в условно безопасном для органов зрения спектральном диапазоне, - говорит Николай Леонюк. - Надежная конструкция лазера наряду с высокими характеристиками дает возможность найти широкое применение источника в системах лазерной дальнометрии, метрологии, научных исследованиях, лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии».
Применение лазерного диода в качестве источника накачки увеличивает срок службы лазера до 100 000 часов. Лазер легко использовать, для него не требуется дополнительного водяного охлаждения, кроме того, в процессе его работы отсутствуют вибрации.
В сравнении с широко используемыми волоконными фосфатными эрбиевыми лазерами, лазер на основе (Er,Yb):GdAl3(BO3)4 имеет линейную поляризацию излучения и более низкую стоимость.