Новый инструмент науки удостоился особого упоминания в обзорном докладе президента РАН Юрия Осипова на майском общем собрании Академии наук России. «Учеными Института химии высокочистых веществ и Центра волоконной оптики впервые в мире получена технология получения кварцевых световодов, легированных висмутом, созданы лазеры, излучающие в диапазоне 1300–1500 нанометров», — сказал академик Юрий Осипов.
Почему эти лазеры специально выделены среди множества других квантовых генераторов? Об этом мы попросили рассказать одного из разработчиков, директора Центра волоконной оптики, академика Евгения Дианова .
Сегодня через океанские линии связи с континента на континент передаются со скоростью 1 терабит в секунду телепрограммы, телеграммы и телефонные переговоры, информация Интернета… Казалось бы, огромная пропускная способность волоконных кабелей на многие годы обеспечит нам беспрепятственную передачу всевозможных сведений. Однако на самом деле глобальный поток информации удваивается каждый год. Так что вскоре ныне существующие каналы связи перестанут справляться. Что делать?
Надо уплотнять передачу данных, увеличивать скорость передачи информации. Добиться передачи 100 терабит в секунду можно с помощью расширения спектральной области передачи сигналов. В настоящее время используется лишь довольно узкая часть спектра шириной около 80 нанометров. И нужно этот диапазон значительно расширить.
Загвоздка лишь в том, что низкие потери светового сигнала в волокне получаются лишь на определенных частотах. Один из таких диапазонов лежит в промежутке 1300–1500 нанометров. Однако беда в том, что для него до недавнего времени не существовало ни волоконных линий связи, ни лазеров-передатчиков, ни усилителей, которые бы могли работать в таком диапазоне.
Недавно появилась работа японца Фуджимото Накасуко, который теоретически показал, что если легировать оптическое стекло висмутом, то возникает люминесценция как раз в интересующем нас диапазоне частот. Однако у самих японцев дела далеко не пошли. В экспериментах у них получалась недостаточная полоса свечения.
Но мы все-таки рискнули и сделали лазер на висмутовом стекле. А когда он заработал, нашли и способ заставить его функционировать во всем диапазоне 1300–1500 нанометров.
Висмут — весьма своеобразный химический элемент. Он очень чувствителен к составу стекла, к температуре его обработки. Так что нам пришлось немало повозиться, прежде чем были достигнуты первые успехи. Тем не менее, все трудности преодолены. И сегодня мы обладаем технологией, которая позволяет нам создать целое семейство висмутовых лазеров нужного диапазона.
Новые квантовые генераторы могут осуществить прорыв в самых разных областях науки и техники. Например, они весьма перспективны не только в технике связи, но и в медицине. Вторая гармоника висмутового лазера дает желтое излучение длиной 580 нанометров. А оно весьма благотворно может быть использовано в офтальмологии, дерматологии и некоторых других областях медицины.
Как только мы опубликовали статью о возможности получения желтых лазеров, к нам тут же пришло сообщение из Японии. «Мы готовы покупать у вас 100 таких лазеров ежегодно», — говорится в нем.
Вместе с сотрудниками Физического института имени П.Н. Лебедева нам удалось также получить лазер с излучением синего цвета (длина волны 470 нанометров) с накачкой электронным пучком. Таких лазеров тоже не было раньше. А это открывает новые возможности, например, для передачи высококачественного цветного телеизображения.
Публикацию подготовил В. БЕЛОВ