В России создали оптические волокна с необычными свойствами

Инфракрасные оптические волокна с уникальными свойствами разработали и изготовили сотрудники научной лаборатории волоконных технологий и фотоники подведомственного Минобрнауки России Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ). Волокна нетоксичны и сохраняют свои свойства при обработке ионизирующим бета-излучением дозами до 1 МГр. Технология применима в лазерной хирургии, системах безопасности, атомной промышленности и космических приборах.

Поскольку волокна способны принимать и передавать излучение космических объектов, их можно встраивать в инфракрасные космические телескопы, заменяя массивные зеркала и линзы. Как утверждают разработчики, срок службы волокон будет дольше, чем жизненный цикл самих телескопов.

Волокна высокопродуктивны и в безопасной 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. На первом этапе разработок, используя экологически чистый, безотходный и энергосберегающий метод, химики УрФУ синтезировали шихту практически стопроцентной чистоты и первыми в мире вырастили из нее монокристаллы бромида и йодида серебра.

С помощью компьютерного моделирования исследователи определили оптимальные условия изготовления из монокристаллов однородных инфракрасных оптических волокон с исключительными характеристиками.

Эксперимент подтвердил достоверность результатов компьютерного моделирования. Волокна были успешно получены с использованием уникальных авторских технологий и оборудования из цилиндрических заготовок, обладающих благодаря предварительной химической обработке улучшенными оптическими и механическими свойствами. Заготовки подвергали экструзии — продавливанию сквозь формирующее отверстие. Присутствие в кристаллической решетке бромида серебра анионов йода определило дополнительную фото- и радиационную стойкость волокон, расширило диапазон пропускания ими инфракрасного излучения.

Отметим, разработка волокон и создание новых функциональных материалов — одно из научно-исследовательских направлений в УрФУ, поддержанных в рамках госпрограммы «Приоритет-2030» по направлению «Функциональные неорганические, гибридные материалы и технологии детекторной техники и фотоники».

Исследование проводится под кураторством Лии Жуковой и ведущего специалиста лаборатории, профессора кафедры физической и коллоидной химии Александра Корсакова. Работа поддержана грантом РНФ (проект № 21-73-10108, руководитель — научный сотрудник лаборатории Дмитрий Салимгареев).