Что нового в использовании графена в лазерах?

Графен всегда удивляет и демонстрирует еще более удивительные свойства, такие как чрезвычайная прочность на разрыв или беспрецедентная проводимость. Теперь это может оказаться большим подспорьем для сверхбыстрых лазерных систем.

В первоначальном эксперименте графен был получен путем удаления более тонких слоев графита. Графит черный, поэтому графен тоже черный. С научной точки зрения, он показывает сильные характеристики поглощения света в широкой полосе частот, такие как видимый свет и инфракрасная спектроскопия.

Группа ученых из Исследовательского центра Розендова в Дрездене, Гельмгольц, Германия (HZDR) тщательно изучила характеристики ИК-поглощения графена. В совместном исследовании с исследовательскими группами из Берлина, Гетеборга и Атланты они обнаружили новые абсорбционные свойства графена.

Пока что мы знаем, что графен может выцветать при определенной плотности энергии лазера. Его можно использовать вместе с другими материалами для формирования обратимого эффекта пассивных поглотителей в сверхбыстрых лазерных системах. Этот процесс позволяет получить мощные ультракороткие импульсы в резонаторе лазера. Поэтому генерация субпикосекундного лазерного импульса представляет большую ценность.

Исследователи обнаружили, что когда сильный инфракрасный импульс с длиной волны от 30 до 40 фемтосекунд попадает в графен, возникают два явления замирания: первое составляет 7 микроджоулей на квадратный сантиметр, а второе - 10 микроджоулей на квадратный сантиметр. Первый результат оказался на удивление низким и соответствовал новым теоретическим предсказаниям. Они предполагают, что этот эффект основан на многочастичном рассеянии электронов. Эта ситуация беспрецедентна и отличается от модели второго явления замирания.

Затухание при низкой плотности энергии зависит от подвижности электронов, поэтому скорость очень высокая. Это может поддерживать высокие циклические скорости, что требуется для фемтосекундных лазерных систем с высокой средней мощностью. Ввиду обширных спектральных свойств графена его можно использовать практически во всем видимом и ИК-спектрах.

Эксперт HZDR Якоб Кониг-Отто сказал: «Графен - очень многообещающий абсорбирующий материал, и его характеристики очень стабильны, очень подходят для широкого диапазона длин волн. Наши результаты помогают понять основные процессы и помогают создавать лучшие поглотители».

Страница содержит содержимое машинного перевода.