Российские ученые создали компактный и мощный лазер на основе керамики, в состав которой входят редкоземельные элементы. Это устройство может использоваться в качестве эффективного и дешевого лазерного скальпеля для хирургических операций, а также для резки и гравировки композитных материалов, сообщает пресс-служба Московского физико-технического института. Результаты работы опубликованы в журнале Optics Letters.

Лазер представляет собой устройство, создающее узкий пучок интенсивного света. В современном мире лазерные технологии имеют массу сфер применения: медицина, металлургия, метрология, метеорология, электроника и многие другие. Лазерный луч возникает за счет эффекта вынужденного излучения в активной среде, которую могут создать газы, жидкости, кристаллы или стекла. От параметров активной среды зависит длина волны лазера, эффективность преобразования энергии в излучение.

Группа российских ученых из Института прикладной физики РАН и компании «ИРЭ-Полюс» в качестве активной среды лазера использовали керамику, полученную из соединений редкоземельных элементов — оксида лютеция с добавлением ионов тулия. Именно ионы тулия и обеспечивали способность керамики генерировать лазерное излучение.

Член исследовательской группы, научный сотрудник МФТИ Иван Обронов пояснил, что керамика является перспективным типом среды для лазеров, поскольку ее получают спеканием порошков в поликристаллическую массу. В производстве такой материал дешевле и проще, чем монокристаллы, что крайне важно для массового внедрения. Кроме того, химический состав керамики легко менять и, как следствие, менять свойства лазера.

Наиболее распространенные инфракрасные лазеры, применяемые в медицине, слишком глубоко проникают в биоткани, что приводит к коагуляции, то есть к слипанию мелких частей, например, к свертыванию крови, и появлению значительных областей омертвевшей ткани. Лазер на основе керамики преобразует энергию в излучение с эффективностью более 50%, притом что другие варианты твердотельных лазеров имеют эффективность в среднем около 20% и генерирует инфракрасное излучение с длиной волны около 2 микронов.

По словам ученых, лазер, разработанный на соединениях редкоземельных элементов, создает такое инфракрасное излучение, которое позволяет работать на строго определенную глубину, будь то организм человека или композитный материал. Такая длина волны прекрасно подходит для медицинских целей, где особенно важна точность хирургического вмешательства.