Углеродные нанотрубки помогли управлять длительностью лазерного импульса

Ученые из Сколковского института науки и технологий совместно с зарубежными коллегами электрохимически легировали углеродные нанотрубки и смогли создать устройство для управления длительностью лазерного импульса. Результаты опубликованы в журнале Nano Letters.

Оптические явления, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, такие как отражение, преломление или поглощение света, не зависят от интенсивности падающего света. Однако при очень больших величинах этого показателя появляется новый класс явлений, приводящих к изменению показателя преломления, самофокусировке света или появлению излучения на новых длинах волн. Обычно эффективность таких явлений, называемых нелинейно-оптическими, определяется структурой вещества.

Использование наноматериалов в качестве оптически-нелинейной среды открывает новые возможности для управления нелинейностью благодаря тому, что большая часть атомов вещества находится на поверхности. Из-за этого становится возможным изменять электронную структуру вещества и, соответственно, его оптически нелинейный отклик.

Ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Научного центра волоконной оптики РАН, НГУ и Уорикского университета предложили метод контроля оптических свойств углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования. Им удалось добиться уменьшения коэффициента поглощения вещества при увеличении мощности падающего излучения.

«Мы показали, что величиной просветления можно управлять, если поместить наш материал в электрохимическую ячейку. До этого было известно, что если использовать нанотрубки в качестве электродов в такой ячейке, то возможно аккумулировать на их поверхности большое количество заряда. Но до сих пор не было известно, что накопление заряда существенным образом меняет нелинейно-оптический отклик вещества», — рассказывает первый автор исследования, старший научный сотрудник Сколтеха Юрий Гладуш.

Также авторы продемонстрировали одно из возможных практических применений такого материала с контролируемым нелинейным откликом. Оно заключается в использовании в системах для создания фемтосекундных импульсов света. Для этого достаточно поместить разработанный учеными материал с определенными параметрами в лазерный резонатор.

«Мы предположили, что, контролируя нелинейный отклик материала, можно контролировать и режим лазерной генерации. Для этого мы изготовили электрохимическую ячейку с углеродными нанотрубками на поверхности оптического волокна и интегрировали его в резонатор волоконного лазера. Выяснилось, что, подавая напряжение на устройство, можно переключать режим генерации лазера от непрерывного до импульсного длительностью в фемтосекундном и микросекундном диапазонах. Это изобретение открывает путь к созданию универсальных лазерных систем с контролируемой длительностью импульса. Такое устройство может найти применение в лазерной обработке материалов, хирургии и эстетической медицине», — прокомментировал работу заведующий Лабораторией наноматериалов Сколтеха, профессор РАН Альберт Насибулин.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.