Электрохимия на службе у фотоники: как углеродные нанотрубоки управляют лазерными импульсами — Naked Science
10 октября
7 минут
Сколтех

Электрохимия на службе у фотоники: как углеродные нанотрубоки управляют лазерными импульсами

Международная команда ученых, которую возглавила группа из Лаборатории наноматериалов Центра фотоники и квантовых материалов Сколковского института науки и технологий, показала возможность управления нелинейно-оптическим откликом углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования.

Этот метод позволил создать устройство для управления длительностью лазерного импульса. Результаты опубликованы в престижном международном 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 интенсивностях излучения появляется новый класс явлений, приводящих к изменению показателя преломления, самофокусировке света или появлению излучения на новых длинах волн.

Их изучением занимается раздел физики под названием нелинейная оптика, которая объединяет явления, зависящие от интенсивности света. Обычно эффективность нелинейно-оптических эффектов определяется структурой вещества, то есть является его неизменной характеристикой.

Использование наноматериалов в качестве оптически-нелинейной среды открывает новые возможности для управления нелинейностью благодаря тому, что большая часть атомов вещества расположены на поверхности. Это позволяет контролировать электронную структуру вещества и таким образом изменять оптически нелинейный отклик.

Ученые из Сколтеха совместно с коллегами из Научного центра волоконной оптики РАН и Новосибирского государственного университета, а также университета Варвик (Великобритания) предложили метод контроля насыщающегося поглощения углеродных нанотрубок с помощью электрохимического легирования. Насыщающееся поглощение — это нелинейно-оптический эффект, при котором коэффициент поглощения уменьшается при увеличении мощности падающего излучения.

Таким образом, материал «просветляется» под действием большой мощности излучения. «Мы показали, что величиной просветления можно управлять, если поместить наш материал в электро-химическую ячейку. До этого было известно, что если использовать нанотрубки в качестве электродов в такой ячейке, то возможно аккумулировать на их поверхности большое количество заряда. Что не было известно – накопление заряда существенным образом меняет нелинейно-оптический отклик вещества и, в частности, уменьшает насыщающееся поглощение» рассказывает первый автор исследования, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Юрий Гладуш.

Также авторы продемонстрировали одно из возможных практических применений такого материала с контролируемым нелинейным откликом. Дело в том, что насыщающееся поглощение широко используется в лазерных системах для создания фемтосекундных импульсов света. Для этого достаточно поместить насыщающийся поглотитель 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. Такие системы могут найти применения в лазерной обработке материалов, в лазерной хирургии и эстетической медицине», —прокомментировал заведующий Лабораторией наноматериалов Сколтеха, доктор технических наук, профессор РАН Альберт Насибулин. 

Сколтех
70 статей
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
10 часов назад
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 17:02
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

Вчера, 22:47
4 минуты
Мария Азарова

Бостонские ученые обнаружили простой и доступный каждому способ улучшить свое психическое здоровье, наладить сон и вернуть душевное спокойствие.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

10 часов назад
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 17:02
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

10 часов назад
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Позавчера, 17:02
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: