Когда безопасность и мощность встречаются: создано новое поколение лазеров, которое не повредит глазам

Лазерные технологии делают огромные шаги вперед. Недавний успех американских ученых стал важной вехой в их развитии — теперь безопасный для глаз лазер стал реальностью. Как удалось добиться такого прорыва и какие возможности это открывает?

Почему лазеры важны для технологий

Лазеры уже давно используются в самых разных областях, от медицины до космических исследований. Их способность фокусировать свет в мощный пучок с определенной длиной волны делает лазеры незаменимыми инструментами. Однако они не всегда безопасны для человеческого глаза, особенно на более высоких мощностях.

Проблемы вертикально излучающих лазеров

Одним из наиболее популярных типов лазеров является вертикально излучающий лазер (VCSEL). Эти устройства широко применяются в различных технологиях, включая распознавание лиц, такие как Face ID. Они более просты в производстве и долговечны, но их луч имеет несколько недостатков.

Он не всегда имеет круглое сечение, а его расходимость при длительной работе сильно увеличивается, что ограничивает применение этих лазеров. Кроме того, на высоких мощностях они могут представлять опасность для глаз человека.

Прорыв в технологии лазеров: PCSEL

Ученые нашли решение этой проблемы с помощью фотонно-кристаллических поверхностно-излучающих лазеров (PCSEL). Добавив фотонный кристалл в конструкцию лазера, они смогли улучшить его характеристики.

Луч стал ярким, с низкой расходимостью и почти идеально круглым сечением. Самое главное — длина волны этого лазера безопасна для человеческого глаза, поглощаясь влагой роговицы, не нанося ей вреда.

Технология, которая может изменить многое

Фотонно-кристаллические лазеры способны работать на мощности, в 100 раз превышающей возможности VCSEL. Это откроет новые горизонты в различных отраслях, включая лидарные технологии, которые используются в беспилотных автомобилях, лазерную резку и сварку. Но это только начало — в ближайшие десятилетия такая технология может быть использована на промышленных масштабах.

Как ученые решили проблему

Во время производства PCSEL возникают воздушные полости, которые могут нарушать работу лазера. Исследователи из Университета Иллинойса нашли способ избежать этого, заменив эти полости диэлектрическим материалом — диоксидом кремния. Это не только предотвращает деформацию лазера, но и позволяет ему работать стабильно при комнатной температуре.

Будущее лазерных технологий

Несмотря на то что технология находится в стадии разработки, ученые уверены, что в будущем эти лазеры смогут улучшить качество работы множества технологий. Уже сейчас они используются в лабораториях и, вероятно, будут внедрены в массовое производство в ближайшие 20 лет.

Уточнения

Ла́зер (от англ. laser, акроним от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - "усиление света посредством вынужденного излучения"), или опти́ческий ква́нтовый генера́тор, — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.