Команда исследователей из Ливермора напечатала на 3D-принтере полностью керамический волновод, экструдировав нити из иттрий-алюминиевого граната, легированного иттербием, в матрицу из нелегированного граната, а затем высушив, спекая и подвергая горячему изостатическому прессованию в прозрачную керамику.

В мощных оборонных системах лазеры на основе стекловолокна обычно используют волноводы из кварцевого стекла. Кристаллическая керамика может выдерживать более высокую мощность, лучше рассеивать тепло и подавлять нестабильность, но более ранние методы изготовления были громоздкими и часто приводили к получению коротких или некачественных волноводов.

Ученый и автор из LLNL Росс Осборн описал перспективы повышения мощности печатной архитектуры. «При дальнейшем развитии эта кристаллическая архитектура может обеспечить более чем десятикратное увеличение выходной мощности по сравнению со стекловолокном при сохранении компактных размеров», — сказал Осборн.

Команда напечатала три волновода в одном керамическом блоке и продемонстрировала высокоэффективную работу лазера. Формирование сердцевины и оболочки в единую структуру повысило выход годной продукции и уменьшило количество дефектов на границе раздела. Лазеры на канальных волноводах, использованные в исследовании, были протестированы в армейской исследовательской лаборатории DEVCOM в Мэриленде. Авторы планируют увеличить выходную мощность с сотен милливатт до киловатт.

Результаты работы были опубликованы в журнале Optics Letters. Лазерные испытания проводились при финансовой поддержке армии, а разработка метода печати осуществлялась под руководством Лаборатории исследований и разработок.

Источник