Российские специалисты смогли особым образом обработать кристаллы, используемые в оптических приборах, и добиться того, чтобы они отражали меньше света. Для этого на кристаллы нанесли особые микроуглубления, увеличив тем самым их пропускную способность. Эта работа была проделана при поддержке Российского научного фонда и опубликована в журнале Optics Letters.

Оптические кристаллы – важный компонент оптических приборов, которые в наше время используются в различных областях науки и техники. Например, лазерные инфракрасные спектрометры применяются в медицине, на производстве, в системах мониторинга окружающей среды, и даже для изготовления лазерных печей. Кристаллы в данных приборах встраиваются непосредственно в оптическую систему и служат для нелинейного преобразования лазерного излучения.

При этом кристаллы, использующиеся в лазерных приборах, должны иметь целый ряд параметров. Они должны эффективно пропускать свет, сохранять свою целостность при излучении большой мощности, реагировать на воздействующее на них световое поле. Наилучшим материалом для производства оптических кристаллов для лазерных приборов является селенид галлия (GaSe) – твёрдое соединение красно-коричневого цвета, которое не растворяется в воде. При всех своих достоинствах эти кристаллы имеют свои слабые места; они имеют слишком большой коэффициент преломления лучей, из-за чего слишком много света отражается от граней кристалла. Отражённый свет мешает проведению исследований, поэтому от него необходимо каким-то образом избавиться. Для этого физики покрывают такие кристаллы особыми составами в виде тонких плёнок, которые увеличивают пропускную способность вещества. Однако для селенида галлия традиционные составы не подходят, поскольку на его поверхности они расслаиваются и подвергаются деформации, а это ухудшает пропускную способность кристалла. Группа российских учёных задалась целью решить эту проблему и найти подходящее покрытие для упомянутого соединения.

Идея, которая была предложена в конечном итоге, выглядит несколько необычно. Исследователи предлагают наносить на кристаллы селенида галлия особые микроуглубления, для чего можно воспользоваться сверхкороткими лазерными импульсами. Каждый такой импульс передаёт большую концентрированную дозу энергии в определённый участок кристалла, которая удаляет из этого места маленький «кусок» вещества. По-научному этот метод называется прямой лазерной абляцией. Образуется микроскопическая ямка параболической формы, которая уменьшает отражающий эффект поверхности. Нанеся большое количество таких ямок по всей поверхности кристалла, можно добиться того, чтобы он пропускал больше света. Исследователи создали на поверхности кристалла селенида галлия два образца такого покрытия небольшой площади, и каждый из них показал увеличение пропускной способности вещества на двадцать процентов.

Примечательно, что для нанесения такого покрытия специалисты не пользовались никакими дополнительными веществами. Всё происходило лишь под воздействием лазерного излучения. Процедура, таким образом, является недорогой и относительно простой.

Упомянутый селенид галлия (II) – неорганическое соединение, обладающее полупроводниковыми и оптическими свойствами. Его уже достаточно давно используют в оптических приборах, в том числе фотодиодах, фототранзисторах, сенсорах поляризованного излучения. Существуют и другие разновидности селенида галлия, кристаллы которых имеют другую окраску и несколько отличающиеся свойства.