Nemeckí vedci vyvíjajú alternatívy k tradičným laserovým materiálom, ktorých výroba dnes výrazne závisí od dovozu vzácnych zemín z Číny. Hoci tieto prvky tvoria len malú časť ceny finálnych laserových systémov, sú kľúčové pre ich fungovanie. Situácia sa vyostrila po nedávnych čínskych exportných reštrikciách, ktoré narušili globálne dodávky a odhalili zraniteľnosť európskeho technologického priemyslu, vysvetľuje Interesting Engineering.

Bezpečnejšie a spoľahlivejšie materiály

Fraunhoferov inštitút pre optroniku, systémové technológie a spracovanie obrazu (IOSB) reaguje na túto situáciu výskumom nových typov laserových kryštálov a optických vlákien. Tieto materiály majú byť plne vyvíjané a spracovávané v Nemecku, čím sa výrazne zníži závislosť od dovozu a zvýši technologická suverenita Európy.

Pri výrobe laserových kryštálov sa využíva dopovanie prvkami vzácnych zemín, ktoré určujú konkrétnu vlnovú dĺžku emitovaného svetla. Ak je potrebná iná vlnová dĺžka, výskumníci používajú nelineárne optické materiály, ktoré umožňujú tzv. frekvenčnú konverziu – proces, pri ktorom sa svetlo mení na inú spektrálnu oblasť. Tento princíp má zásadný význam pre pokročilú mikroskopiu, spektroskopiu či medicínske zobrazovacie technológie.

Výskum sa pritom nezaoberá len samotným chemickým zložením. Rozhodujúca je aj kvalita kryštálu – jeho optická čistota, schopnosť viesť teplo alebo odolávať deformáciám pri vysokých výkonoch. Vedci testujú rôzne zloženia pomocou simulácií, optimalizujú rastové podmienky a overujú kvalitu pomocou röntgenovej difrakcie. Výsledkom má byť materiál, ktorý vydrží aj extrémne zaťaženie intenzívnym žiarením bez poškodenia.

kolvas/freepik

Potenciál majú vo viacerých oblastiach

Popri vývoji kryštálov sa výskum sústreďuje aj na laserové vlákna, najmä tie založené na kremeňových a fluoridových matriciach dopovaných vlastnými prvkami. Takéto vlákna sú ideálne pre kompaktné lasery s nízkou spotrebou a vysokým výkonom. Majú potenciál uplatniť sa v automatizovanej výrobe, priemyselnom obrábaní, ale aj v zdravotníctve.

Výsledky výskumu budú prezentované na prestížnej výstave LASER World of PHOTONICS v Mníchove, ktorá patrí medzi najvýznamnejšie podujatia v tejto oblasti. Očakáva sa, že odborná verejnosť tu bližšie preskúma technologický posun, ktorý môže zmeniť podobu budúcich laserových systémov bez závislosti od rizikových surovín.

V modernom priemysle sú lasery neoddeliteľnou súčasťou výrobných procesov vďaka svojej extrémnej presnosti, schopnosti bezkontaktného obrábania a vysokej energetickej hustote. Okrem výrobného priemyslu pritom čoraz viac prenikajú aj do armádnych oblastí a zbraňových systémov.

Čítajte viac z kategórie: Novinky