Новый портативный лазер может работать и в Арктике, и в Сахаре

В основе лазера лежит оптический резонатор с двойной оболочкой. По сути, это волокна, легированные иттербием, зажатые между двумя зеркалами, которые отражают 99% света. Когда эти волокна «накачиваются» энергией, ионы иттербия излучают фотоны. Эти фотоны многократно усиливаются, формируя мощный и смертоносный лазерный луч с длиной волны 1080 нм.

В конце луч проходит через кварцевые колпачки для фильтрации и точной фокусировки.

Иттербий, редкоземельный элемент, две трети мировых запасов которого контролирует Китай, оказался решающим для этого технологического прорыва. Его уникальное квантовое строение позволяет эффективно преобразовывать энергию, при этом предотвращая перегрев и потерю мощности.

При разработке устройства команда решила многолетнюю задачу — стабилизировала работу лазера при перепадах температуры до 100 градусов. Для этого они использовали несколько нестандартных подходов: применили насосные лазеры с длиной волны 940 нм и минимальным тепловым дрейфом, которые напрямую подают свет через девять передних и 18 задних оптоволоконных диодов. Кроме того, насосные установки были вынесены за пределы резонатора, чтобы изолировать чувствительные к нагреву компоненты. Намотка иттербиевого волокна диаметром около 8 см помогает подавлять нежелательные световые волны.

В лабораторных испытаниях, моделирующих резкие перепады температуры от арктических до пустынных условий, лазер стабильно выдавал мощность свыше 2 кВт. При температуре 20 °C его пиковая мощность достигала 2,47 кВт, эффективность преобразования энергии составляла 71%, а качество луча было близко к идеальному.

Для нормальной работы стандартным волоконным лазерам обычно требуются встроенные системы охлаждения, поддерживающие оптимальную температуру компонентов и оптических путей, что ограничивает их рабочий диапазон комнатной температурой.

Новое устройство решает эту проблему, сочетая высокую мощность с компактностью и мобильностью. В отличие от европейского HELMA-P и индийского IDDIS, которые занимают целые грузовые контейнеры и требуют транспортировки грузовиком с крупногабаритными системами охлаждения, китайская разработка портативна, что обеспечивает быстрое и легкое развертывание в военных и промышленных условиях.