05.08.2022

В России создали оптические волокна с необычными свойствами

Сотрудники научной лаборатории волоконных технологий и фотоники Уральского федерального университета разработали и изготовили инфракрасные оптические волокна с уникальными свойствами, сообщили в пресс-службе УрФУ. Волокна нетоксичны и, как показали исследования, сохраняют свои выдающиеся свойства при обработке ионизирующим бета-излучением дозами до 1 МГр. Статью с описанием проведенных исследований, свойств и областей применения полученных волокон коллектив ученых опубликовал в журнале Оptical materials. «Это открывает перспективу применения световодов из полученных волокон в условиях интенсивного ионизирующего излучения. То есть не только в традиционной области оптоэлектроники, но и в лазерной хирургии, эндоскопической и диагностической медицине, при определении составов опасных отходов атомной промышленности, в космосе», — перечисляет главный научный сотрудник лаборатории, профессор кафедры физической и коллоидной химии УрФУ Лия Жукова.

Поскольку волокна способны принимать и передавать излучение космических объектов, их можно встраивать в инфракрасные космические телескопы, заменяя массивные зеркала и линзы. Срок службы волокон будет дольше, чем жизненный цикл самих телескопов, утверждают разработчики. Волокна высокопродуктивны и в неопасной для человека терагерцовой области излучения (между областью среднего и дальнего инфракрасного излучения, с одной стороны, и микроволнового — с другой). Это значит, что световоды из волокон пригодны для создания оборудования, которое сможет стать безопасной заменой магнитно-резонансной томографии и рентгенографии — в медицине или в процессе предпосадочного сканирования пассажиров и их багажа. При этом не придется прибегать к громоздким и дорогостоящим металлодетекторам, а пассажиры даже не почувствуют, что проходят досмотр.

Волокна созданы на основе кристаллов системы AgBr–AgI (бромид серебра и анионы йода). На первом этапе разработок, используя экологически чистый, безотходный и энергосберегающий метод, разработанный Лией Жуковой, химики УрФУ синтезировали шихту практически стопроцентной чистоты и впервые в мире вырастили из нее монокристаллы бромида и йодида серебра. «Выращенные кристаллы отличаются чрезвычайно высокой прозрачностью, пластичностью, а также фотостабильностью и негигроскопичностью — способностью сохранять свои свойства под воздействием света, не взаимодействуя с влагой», — поясняет младший научный сотрудник лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ Анастасия Южакова.

С помощью компьютерного моделирования коллеги определили оптимальные условия изготовления из монокристаллов однородных инфракрасных оптических волокон с уникальными характеристиками. Компьютерное моделирование подтвердилось экспериментальными данными. Ученые успешно получили волокна с помощью авторской технологии и оборудования, цилиндрических заготовок с улучшенными оптическими и механическими свойствами. «На основе монокристаллов системы AgBr–AgI мы создали оптические волокна с самым широким на сегодня инфракрасным диапазоном пропускания — от 3 до 25 мкм. При этом прозрачность волокон достигает 70–75 %, что соответствует теоретически возможным значениям для кристаллов системы AgBr–AgI. В то же время оптические потери волокон достигают предельно низких значений», — описывает Анастасия Южакова.

На фото соавтор разработки, научный сотрудник инженер научной лаборатории волоконных технологий и фотоники УрФУ Дмитрий Салимгареев. Рассматривает готовый кристалл.

Автор фото: Владимир Петров / УрФУ

Материалы по теме

Эксперты обсудили «Умный регион» на Иннопроме

102 перспективных технологии для международного научно-технического взаимодействия выделили эксперты Аналитического центра и УрФУ

«Иннопорт» набирает слушателей

SAP и ТМК планируют открыть центр инноваций в УрФУ

В УрФУ открылся второй инжиниринговый центр

Ученые Урала разработали передовую технологию синтеза композитов для медицины