СМИ о нас
| 25.05.23 | 25.05.2023 Научная Россия. Физики научились управлять оптическими свойствами кристалла с помощью «нанорешеток» |
Ученые с помощью лазера записали в кристалл фторида кальция «нанорешетки», придающие материалу свойство двойного лучепреломления. Такой тип преломления света — когда один луч, проходя через материал, разбивается на два — используется при создании различных оптических приборов, например поляризаторов света. Авторам также удалось регулировать показатель преломления у «нанорешеток», изменяя такие параметры лазерного излучения, как длина волны, длительность и энергия импульсов. Полученные данные помогут усовершенствовать лазерную запись микрооптических элементов в кристаллах, а также устройства, в которых они используются. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.
При создании оптических устройств, например поляризаторов света и голограмм, широко применяется лазерная запись. Этот подход заключается в том, что на прозрачный материал, в частности кристалл, светят лучом лазера, в результате чего в месте взаимодействия света и твердого вещества происходят микро- и наномасштабные изменения — например, в материале перераспределяются атомы, что приводит к изменению показателя его преломления. Однако до сих пор многие детали взаимодействия света и вещества остаются недостаточно изученными, и это существенно ограничивает развитие лазерных технологий.
Группа ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) изучила особенности воздействия лазерного излучения на фторид кальция. Этот кристалл часто используется в оптических устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, поскольку он прозрачен для этих длин волн, имеет равномерную с точки зрения прохождения света структуру, а также высокую прочность.
Авторы записали в объеме кристалла наноразмерные полосы (в сотни тысяч раз тоньше диаметра волоса), меняя при этом характеристики лазерного излучения: длину волны, длительность и энергию импульсов. Исследование образцов под микроскопом показало, что полученные учеными микроструктуры — «нанорешетки» из полос — достаточно однородны, то есть элементы в них расположены на одинаковом расстоянии. Кроме того, ученые определили, что при лазерной записи изменяется химический состав кристалла в месте его взаимодействия со светом. В образовавшихся под действием излучения «дорожках» преимущественно присутствовали атомы кальция, тогда как фтор оставался по их краям.
Авторы также показали, что от характеристик используемого при записи лазерного излучения зависят оптические свойства записываемых «нанорешеток». Так, используя лазеры с разной длиной волны, длительностью и энергией импульсов, ученые получили микроструктуры, «разбивающие» луч света на два с разными показателями преломления. Это наблюдение позволит точно контролировать оптические свойства материалов с двойным лучепреломлением, а значит, создавать на их основе устройства и оптические системы с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
«Наше исследование раскрывает некоторые ранее неизвестные детали взаимодействия света с кристаллом фторида кальция. Эти знания будут полезны при создании микрооптических систем, например поляризационных фильтров, поскольку запись во флюорите очень легко масштабировать. В будущем мы планируем исследовать особенности лазерной записи в других материалах, в частности, в объеме плавленого кварца. Для этого необходимо детально охарактеризовать поведение материала при воздействии света, чем на данный момент активно занимается наша научная группа. Таким образом мы планируем определить общие черты при формировании нано- и микроструктур в процессе прямой лазерной записи в различных материалах. Также мы намерены разработать динамические и статические методы, объясняющие их образование», — рассказывает Анна Богацкая, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физического института имени П.Н. Лебедева РАН.
Информация предоставлена пресс-службой Российского научного фонда
Источник фото: ria.ru
| 25.05.23 | 25.05.2023 Рамблер. Физики научились управлять оптическими свойствами кристалла с помощью «нанорешеток» |
Ученые с помощью лазера записали в кристалл фторида кальция «нанорешетки», придающие материалу свойство двойного лучепреломления. Такой тип преломления света — когда один луч, проходя через материал, разбивается на два — используется при создании различных оптических приборов, например поляризаторов света. Авторам также удалось регулировать показатель преломления у «нанорешеток», изменяя такие параметры лазерного излучения как длина волны, длительность и энергия импульсов. Полученные данные помогут усовершенствовать лазерную запись микрооптических элементов в кристаллах, а также устройства, в которых они используются. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.
При создании оптических устройств, например поляризаторов света и голограмм, широко применяется лазерная запись. Этот подход заключается в том, что на прозрачный материал, в частности кристалл, светят лучом лазера, в результате чего в месте взаимодействия света и твердого вещества происходят микро- и наномасштабные изменения — например, в материале перераспределяются атомы, что приводит к изменению показателя его преломления. Однако до сих пор многие детали взаимодействия света и вещества остаются недостаточно изученными, и это существенно ограничивает развитие лазерных технологий.
Группа ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) изучила особенности воздействия лазерного излучения на фторид кальция. Этот кристалл часто используется в оптических устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, поскольку он прозрачен для этих длин волн, имеет равномерную с точки зрения прохождения света структуру, а также высокую прочность.
Авторы записали в объеме кристалла наноразмерные полосы (в сотни тысяч раз тоньше диаметра волоса), меняя при этом характеристики лазерного излучения: длину волны, длительность и энергию импульсов. Исследование образцов под микроскопом показало, что полученные учеными микроструктуры — «нанорешетки» из полос — достаточно однородны, то есть элементы в них расположены на одинаковом расстоянии. Кроме того, ученые определили, что при лазерной записи изменяется химический состав кристалла в месте его взаимодействия со светом. В образовавшихся под действием излучения «дорожках» преимущественно присутствовали атомы кальция, тогда как фтор оставался по их краям.
Авторы также показали, что от характеристик используемого при записи лазерного излучения зависят оптические свойства записываемых «нанорешеток». Так, используя лазеры с разной длиной волны, длительностью и энергией импульсов, ученые получили микроструктуры, «разбивающие» луч света на два с разными показателями преломления. Это наблюдение позволит точно контролировать оптические свойства материалов с двойным лучепреломлением, а значит, создавать на их основе устройства и оптические системы с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
«Наше исследование раскрывает некоторые ранее не известные детали взаимодействия света с кристаллом фторида кальция. Эти знания будут полезны при создании микрооптических систем, например поляризационных фильтров, поскольку запись во флюорите очень легко масштабировать. В будущем мы планируем исследовать особенности лазерной записи в других материалах, в частности, в объеме плавленого кварца. Для этого необходимо детально охарактеризовать поведение материала при воздействии света, чем на данный момент активно занимается наша научная группа. Таким образом мы планируем определить общие черты при формировании нано- и микроструктур в процессе прямой лазерной записи в различных материалах. Также мы намерены разработать динамические и статические методы, объясняющие их образование», — рассказывает Анна Богацкая, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН
| 25.05.23 | 25.05.2023 Indicator. Физики научились управлять оптическими свойствами кристалла с помощью «нанорешеток» |
Микроструктура, записанная лазерными импульсами в объеме образца фторида кальция.
Bogatskaya et al. / Nanomaterials, 2023.
Ученые с помощью лазера записали в кристалл фторида кальция «нанорешетки», придающие материалу свойство двойного лучепреломления. Такой тип преломления света — когда один луч, проходя через материал, разбивается на два — используется при создании различных оптических приборов, например поляризаторов света. Авторам также удалось регулировать показатель преломления у «нанорешеток», изменяя такие параметры лазерного излучения как длина волны, длительность и энергия импульсов. Полученные данные помогут усовершенствовать лазерную запись микрооптических элементов в кристаллах, а также устройства, в которых они используются. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.
При создании оптических устройств, например поляризаторов света и голограмм, широко применяется лазерная запись. Этот подход заключается в том, что на прозрачный материал, в частности кристалл, светят лучом лазера, в результате чего в месте взаимодействия света и твердого вещества происходят микро- и наномасштабные изменения — например, в материале перераспределяются атомы, что приводит к изменению показателя его преломления. Однако до сих пор многие детали взаимодействия света и вещества остаются недостаточно изученными, и это существенно ограничивает развитие лазерных технологий.
Группа ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) изучила особенности воздействия лазерного излучения на фторид кальция. Этот кристалл часто используется в оптических устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, поскольку он прозрачен для этих длин волн, имеет равномерную с точки зрения прохождения света структуру, а также высокую прочность.
Авторы записали в объеме кристалла наноразмерные полосы (в сотни тысяч раз тоньше диаметра волоса), меняя при этом характеристики лазерного излучения: длину волны, длительность и энергию импульсов. Исследование образцов под микроскопом показало, что полученные учеными микроструктуры — «нанорешетки» из полос — достаточно однородны, то есть элементы в них расположены на одинаковом расстоянии. Кроме того, ученые определили, что при лазерной записи изменяется химический состав кристалла в месте его взаимодействия со светом. В образовавшихся под действием излучения «дорожках» преимущественно присутствовали атомы кальция, тогда как фтор оставался по их краям.
Авторы также показали, что от характеристик используемого при записи лазерного излучения зависят оптические свойства записываемых «нанорешеток». Так, используя лазеры с разной длиной волны, длительностью и энергией импульсов, ученые получили микроструктуры, «разбивающие» луч света на два с разными показателями преломления. Это наблюдение позволит точно контролировать оптические свойства материалов с двойным лучепреломлением, а значит, создавать на их основе устройства и оптические системы с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
«Наше исследование раскрывает некоторые ранее не известные детали взаимодействия света с кристаллом фторида кальция. Эти знания будут полезны при создании микрооптических систем, например поляризационных фильтров, поскольку запись во флюорите очень легко масштабировать. В будущем мы планируем исследовать особенности лазерной записи в других материалах, в частности, в объеме плавленого кварца. Для этого необходимо детально охарактеризовать поведение материала при воздействии света, чем на данный момент активно занимается наша научная группа. Таким образом мы планируем определить общие черты при формировании нано- и микроструктур в процессе прямой лазерной записи в различных материалах. Также мы намерены разработать динамические и статические методы, объясняющие их образование», — рассказывает Анна Богацкая, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН
| 25.05.23 | 25.05.2023 InScience. «Нанорешетки» помогли управлять оптическими свойствами кристалла |
Ученые с помощью лазера записали в кристалл фторида кальция «нанорешетки», придающие материалу свойство двойного лучепреломления. Такой тип преломления света — когда один луч, проходя через материал, разбивается на два — используется при создании различных оптических приборов, например поляризаторов света. Авторам также удалось регулировать показатель преломления у нанорешеток, изменяя такие параметры лазерного излучения, как длина волны, длительность и энергия импульсов. Полученные данные помогут усовершенствовать лазерную запись микрооптических элементов в кристаллах, а также устройства, в которых они используются. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Nanomaterials.
При создании оптических устройств, например поляризаторов света и голограмм, широко применяется лазерная запись. Этот подход заключается в том, что на прозрачный материал, в частности кристалл, светят лучом лазера, в результате чего в месте взаимодействия света и твердого вещества происходят микро- и наномасштабные изменения — например, в материале перераспределяются атомы, что приводит к изменению показателя его преломления. Однако до сих пор многие детали взаимодействия света и вещества остаются недостаточно изученными, и это существенно ограничивает развитие лазерных технологий.
Группа ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) изучила особенности воздействия лазерного излучения на фторид кальция. Этот кристалл часто используется в оптических устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, поскольку он прозрачен для этих длин волн, имеет равномерную с точки зрения прохождения света структуру, а также высокую прочность.
Авторы записали в объеме кристалла наноразмерные полосы (в сотни тысяч раз тоньше диаметра волоса), меняя при этом характеристики лазерного излучения: длину волны, длительность и энергию импульсов. Исследование образцов под микроскопом показало, что полученные учеными микроструктуры — «нанорешетки» из полос — достаточно однородны, то есть элементы в них расположены на одинаковом расстоянии. Кроме того, ученые определили, что при лазерной записи изменяется химический состав кристалла в месте его взаимодействия со светом. В образовавшихся под действием излучения «дорожках» преимущественно присутствовали атомы кальция, тогда как фтор оставался по их краям.
Авторы также показали, что от характеристик используемого при записи лазерного излучения зависят оптические свойства записываемых «нанорешеток». Так, используя лазеры с разной длиной волны, длительностью и энергией импульсов, ученые получили микроструктуры, «разбивающие» луч света на два с разными показателями преломления. Это наблюдение позволит точно контролировать оптические свойства материалов с двойным лучепреломлением, а значит, создавать на их основе устройства и оптические системы с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
«Наше исследование раскрывает некоторые ранее неизвестные детали взаимодействия света с кристаллом фторида кальция. Эти знания будут полезны при создании микрооптических систем, например поляризационных фильтров, поскольку запись во флюорите очень легко масштабировать. В будущем мы планируем исследовать особенности лазерной записи в других материалах, в частности в объеме плавленого кварца. Для этого необходимо детально охарактеризовать поведение материала при воздействии света, чем на данный момент активно занимается наша научная группа. Таким образом мы планируем определить общие черты при формировании нано- и микроструктур в процессе прямой лазерной записи в различных материалах. Также мы намерены разработать динамические и статические методы, объясняющие их образование», — рассказывает Анна Богацкая, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физического института имени Лебедева РАН.
| 25.05.23 | 25.05.2023 Поиск. Физики научились управлять оптическими свойствами кристалла с помощью «нанорешеток» |
Ученые с помощью лазера записали в кристалл фторида кальция «нанорешетки», придающие материалу свойство двойного лучепреломления. Такой тип преломления света — когда один луч, проходя через материал, разбивается на два — используется при создании различных оптических приборов, например поляризаторов света. Авторам также удалось регулировать показатель преломления у «нанорешеток», изменяя такие параметры лазерного излучения как длина волны, длительность и энергия импульсов. Полученные данные помогут усовершенствовать лазерную запись микрооптических элементов в кристаллах, а также устройства, в которых они используются. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanomaterials.
При создании оптических устройств, например поляризаторов света и голограмм, широко применяется лазерная запись. Этот подход заключается в том, что на прозрачный материал, в частности кристалл, светят лучом лазера, в результате чего в месте взаимодействия света и твердого вещества происходят микро- и наномасштабные изменения — например, в материале перераспределяются атомы, что приводит к изменению показателя его преломления. Однако до сих пор многие детали взаимодействия света и вещества остаются недостаточно изученными, и это существенно ограничивает развитие лазерных технологий.
Группа ученых из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Москва) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) изучила особенности воздействия лазерного излучения на фторид кальция. Этот кристалл часто используется в оптических устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, поскольку он прозрачен для этих длин волн, имеет равномерную с точки зрения прохождения света структуру, а также высокую прочность.
Авторы записали в объеме кристалла наноразмерные полосы (в сотни тысяч раз тоньше диаметра волоса), меняя при этом характеристики лазерного излучения: длину волны, длительность и энергию импульсов. Исследование образцов под микроскопом показало, что полученные учеными микроструктуры — «нанорешетки» из полос — достаточно однородны, то есть элементы в них расположены на одинаковом расстоянии. Кроме того, ученые определили, что при лазерной записи изменяется химический состав кристалла в месте его взаимодействия со светом. В образовавшихся под действием излучения «дорожках» преимущественно присутствовали атомы кальция, тогда как фтор оставался по их краям.
Авторы также показали, что от характеристик используемого при записи лазерного излучения зависят оптические свойства записываемых «нанорешеток». Так, используя лазеры с разной длиной волны, длительностью и энергией импульсов, ученые получили микроструктуры, «разбивающие» луч света на два с разными показателями преломления. Это наблюдение позволит точно контролировать оптические свойства материалов с двойным лучепреломлением, а значит, создавать на их основе устройства и оптические системы с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
«Наше исследование раскрывает некоторые ранее не известные детали взаимодействия света с кристаллом фторида кальция. Эти знания будут полезны при создании микрооптических систем, например поляризационных фильтров, поскольку запись во флюорите очень легко масштабировать. В будущем мы планируем исследовать особенности лазерной записи в других материалах, в частности, в объеме плавленого кварца. Для этого необходимо детально охарактеризовать поведение материала при воздействии света, чем на данный момент активно занимается наша научная группа. Таким образом мы планируем определить общие черты при формировании нано- и микроструктур в процессе прямой лазерной записи в различных материалах. Также мы намерены разработать динамические и статические методы, объясняющие их образование», — рассказывает Анна Богацкая, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физического института имени П. Н. Лебедева РАН.
Рисунок 1. Микроструктура, записанная лазерными импульсами в объеме образца фторида кальция. Источник: Bogatskaya et al. / Nanomaterials, 2023.
Рисунок 2. Картина распространения света при прохождении ультракоротких лазерных импульсов через образец фторида кальция в зависимости от экспозиции и энергии лазерного излучения. Источник: Bogatskaya et al. / Nanomaterials, 2023.
| 25.05.23 | 25.05.2023 Новости Космонавтики. РАН решит судьбу космической обсерватории «Гамма-400» |
Российская академия наук (РАН) решает судьбу космической обсерватории «Гамма-400», нацеленной на исследование гамма-излучения во Вселенной. Об этом ТАСС сообщила заместитель директора Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) РАН Лариса Лихачева.
«Академия наук сейчас решает вопрос, <…> в каком виде «Гамма-400″ будет продолжаться, потому что эскизный проект закончен, в федеральной программе до 2025 года деньги на следующий этап, на разработку РКД (рабоче-конструкторской документации) не заложены», — сказала Лихачева. По ее словам, сейчас в РАН активно обсуждают, какие работы по проекту войдут в Федеральную космическую программу 2026-2036 годов.
| 25.05.23 | 25.05.2023 ТАСС. На космической обсерватории «Гамма-400» планируют исследовать темную материю во Вселенной |
Как заявил директор Института космических исследований (ИКИ) РАН Анатолий Петрукович, программа находится на стадии согласования
МОСКВА, 25 мая. /ТАСС/. Российская академия наук (РАН) решает судьбу космической обсерватории "Гамма-400", нацеленной на исследование гамма-излучения во Вселенной. Об этом ТАСС сообщила заместитель директора Физического института им. П.Н. Лебедева (ФИАН) РАН Лариса Лихачева.
"Академия наук сейчас решает вопрос, <…> в каком виде "Гамма-400" будет продолжаться, потому что эскизный проект закончен, в федеральной программе до 2025 года деньги на следующий этап, на разработку РКД (рабоче-конструкторской документации) не заложены", - сказала Лихачева. По ее словам, сейчас в РАН активно обсуждают, какие работы по проекту войдут в Федеральную космическую программу 2026-2036 годов.
Как сообщил в конце апреля директор Института космических исследований (ИКИ) РАН Анатолий Петрукович, научная космонавтика является малой частью Федеральной космической программы после 2025 года. Тем не менее, по его словам, программа пока находится на стадии согласования, и еще рано говорить о том, в каком приоритете будут реализованы ее аспекты.
"Гамма-400" - космическая обсерватория, предназначенная для исследования высокоэнергетического гамма-излучения в космосе и получения данных для изучения природы темной материи во Вселенной. Над проектом работают ФИАН, ИКИ, Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, а также Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ". Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина занимается разработкой спутниковой платформы "Навигатор", на которой планируется размещать "Гамма-400".
| 25.05.23 | 25.05.2023 РИА Победа РФ. Мысли академиков устремились в космос |
Судьбу космической обсерватории «Гамма-400», направленной на исследование гамма-излучения во Вселенной, решит Российская академия наук (РАН).
«Академия наук сейчас решает вопрос, в каком виде «Гамма-400» будет продолжаться, потому что эскизный проект закончен, в федеральной программе до 2025 года деньги на следующий этап, на разработку РКД (рабоче-конструкторской документации) не заложены», — рассказала заместитель директора Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) РАН Лариса Лихачева.
Сейчас в РАН активно обсуждают, какие работы по проекту войдут в Федеральную космическую программу 2026–2036 годов.
«Гамма-400» предназначена для исследования высокоэнергетического гамма-излучения в космосе и получения данных для изучения природы темной материи во Вселенной.
Над проектом космической обсерватории работают ФИАН, ИКИ, Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, а также Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», передает ТАСС.
Ранее сообщалось, что в Самарском университете имени Королева разработан программный комплекс для управления спутниками в окололунном пространстве. С его помощью, считают разработчики, удастся повысить надежность космических аппаратов и увеличить срок их эксплуатации.
https://pobedarf.ru/2023/05/25/mysli-akademikov-ustremilis-v-kosmos/
| 24.05.23 | 24.05.2023 Коммерсант. Как «разбить» луч света |
Физики научились управлять оптическими свойствами кристалла с помощью «нанорешеток»
Ученые с помощью лазера записали в кристалл фторида кальция «нанорешетки», придающие материалу свойство двойного лучепреломления. Такой тип преломления света, когда один луч, проходя через материал, разбивается на два, используется при создании различных оптических приборов — например, поляризаторов света.
Авторам также удалось регулировать показатель преломления у «нанорешеток», изменяя такие параметры лазерного излучения, как длина волны, длительность и энергия импульсов. Полученные данные помогут усовершенствовать лазерную запись микрооптических элементов в кристаллах, а также устройства, в которых они используются. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.
При создании оптических устройств — например, поляризаторов света и голограмм — широко применяется лазерная запись. Этот подход заключается в том, что на прозрачный материал, в частности кристалл, светят лучом лазера, в результате чего в месте взаимодействия света и твердого вещества происходят микро- и наномасштабные изменения — например, в материале перераспределяются атомы, что приводит к изменению показателя его преломления. Однако до сих пор многие детали взаимодействия света и вещества остаются недостаточно изученными, и это существенно ограничивает развитие лазерных технологий.
Микроструктура, записанная лазерными импульсами в объеме образца фторида кальция
Группа ученых из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (Москва) и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (Москва) изучила особенности воздействия лазерного излучения на фторид кальция. Этот кристалл часто используется в оптических устройствах ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов, поскольку он прозрачен для этих длин волн, имеет равномерную с точки зрения прохождения света структуру, а также высокую прочность.
Авторы записали в объеме кристалла наноразмерные полосы (в сотни тысяч раз тоньше диаметра волоса), меняя при этом характеристики лазерного излучения: длину волны, длительность и энергию импульсов. Исследование образцов под микроскопом показало, что полученные учеными микроструктуры — «нанорешетки» из полос — достаточно однородны, то есть элементы в них расположены на одинаковом расстоянии. Кроме того, ученые определили, что при лазерной записи изменяется химический состав кристалла в месте его взаимодействия со светом. В образовавшихся под действием излучения «дорожках» преимущественно присутствовали атомы кальция, тогда как фтор оставался по их краям.
Картина распространения света при прохождении ультракоротких лазерных импульсов через образец фторида кальция в зависимости от экспозиции и энергии лазерного излучения
Авторы также показали, что от характеристик используемого при записи лазерного излучения зависят оптические свойства записываемых «нанорешеток». Так, используя лазеры с разной длиной волны, длительностью и энергией импульсов, ученые получили микроструктуры, «разбивающие» луч света на два с разными показателями преломления. Это наблюдение позволит точно контролировать оптические свойства материалов с двойным лучепреломлением, а значит, создавать на их основе устройства и оптические системы с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
«Наше исследование раскрывает некоторые ранее неизвестные детали взаимодействия света с кристаллом фторида кальция. Эти знания будут полезны при создании микрооптических систем — например, поляризационных фильтров,— поскольку запись во флюорите очень легко масштабировать. В будущем мы планируем исследовать особенности лазерной записи в других материалах, в частности в объеме плавленого кварца. Для этого необходимо детально охарактеризовать поведение материала при воздействии света, чем на данный момент активно занимается наша научная группа. Таким образом мы планируем определить общие черты при формировании нано- и микроструктур в процессе прямой лазерной записи в различных материалах. Также мы намерены разработать динамические и статические методы, объясняющие их образование»,— рассказывает Анна Богацкая, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат физико-математических наук, сотрудник Физического института им. П. Н. Лебедева РАН.
Использованы материалы статьи.
https://www.kommersant.ru/doc/5999594| 24.05.23 | 24.05.2023 Нижегородские новости. Как радиоастрономия помогает в изучении Вселенной |
Английский физик Стивен Хокинг писал, что «мы всего лишь развитые потомки обезьян на маленькой планете с ничем не примечательной звездой. Но у нас есть шанс постичь Вселенную. Это делает нас особенными». Современный человек исследует Вселенную с помощью радиотелескопов. О том, что они из себя представляют и как удалось получить первое в мире изображение тени сверхмассивной черной дыры в центре галактики M87, в Парке науки ННГУ рассказал доктор физико-математических наук, заведующий отделом радиоприемной аппаратуры и миллиметровой радиоастрономии ИПФ РАН Игорь Зинченко.
Случайное открытие.
Впервые космическое радиоизлучение было зарегистрировано всего лишь 90 лет назад радиоинженером Карлом Янским. Как это часто бывает в науке, открытие было сделано случайно. Карл Янский работал в телефонной компании Белл и ему было поручено исследовать помехи радиоприема. Он обнаружил, что одна из помех идет из космоса. Короткая заметка об этом сенсационном открытии была опубликована в «Нью-Йорк таймс», но никого из профессиональных астрономов эта информация не заинтересовала. Дело в том, что в то время астрономия была чисто оптической наукой.
Но нашелся энтузиаст Грот Ребер, который на свои средства у себя во дворе построил антенну, чтобы «ловить» космическое радиоизлучение. После ряда неудачных попыток у него это получилось. И, начиная с 40-х годов прошлого века, радиоастрономия начала бурно развиваться.
Современные радиотелескопы используются для приема радиоизлучения небесных объектов в Солнечной системе, Галактике и Метагалактике. Их два основных вида: одиночные и антенные решетки – системы, состоящие из большого количества антенн.
В высоком разрешении.
То, насколько маленькие вещи вы можете видеть, зависит от размера телескопа и длины волны.
Разрешающая способность определяется отношением длины волны к размеру системы. В радиодиапазоне длина волны велика, поэтому «размер» телескопа тоже должен быть большим. «Размер» равен диаметру телескопа для одиночных антенн, и он же равен максимальному расстоянию для решеток.
Стометровая антенна имеет примерно такое же разрешение, как человеческий глаз. Чтобы получить разрешение больше, нужно увеличивать размер системы. Построить антенну размером километр или в сотни метров невозможно – она просто развалится под собственным весом, поэтому и придумали выстраивать много-много антенн в определенном порядке – это и есть антенные решетки. Их размер оценивается по расстоянию между крайними антеннами.
Как работает антенна? Используются зеркала параболической формы. Парабола имеет такое свойство, что она плоский фронт фокусирует в точку – контр-рефлектор, от него волна отражается и попадает в кабину приемника. Современные приемники достаточно сложные устройства. Они нуждаются в охлаждении до очень низких температур.
Также есть радиотелескопы, работающие на коротких миллиметровых волнах. В их числе тридцатиметровый радиотелескоп IRAM в Испании. Именно с его помощью в газовом облаке, окружающем спутник Сатурна Энцелад, были выявлены молекулы метанола (CH3OH). Это первый случай, когда вещество, выделяемое криовулканами (мощными гейзерами) детектировано наземным телескопом.
Все миллиметровые телескопы располагаются в горах. Это связано с тем, что земная атмосфера очень сильно поглощает эти волны и надо подниматься достаточно высоко. Принимающее устройство сложное и охлаждается практически до нуля (четыре градуса Кельвина). Это необходимое условие для того, чтобы приемник работал, так как там используются сверхпроводниковые элементы, и чтобы опять же уменьшить шумы.
Громадная тарелка.
В мире есть несколько стометровых телескопов: один из них в США, другой в Германии. Выглядят они как огромная тарелка диаметром сто метров, внутри которой даже погулять можно.
Самый большой по размерам телескоп недавно построили в Китае – это радиотелескоп FAST. Это тарелка диаметром 500 метров. Он имеет форму не параболы, которая собирает излучение в точку, а сферы, углубление в Земле. Он неподвижный, так как полноповоротную конструкцию таких размеров построить невозможно, но чтобы изменять направления приема, облучатели перемещаются по специальным трассам.
Один из известных радиотелескопов в России – РАТАН- 600 построен в 80-е годы прошлого века. 22-метровый радиотелескоп (РТ-22) недалеко от поселка Симеиз построен в 60-х годах. С его помощью получен целый ряд первоклассных научных результатов, в том числе по исследованию активных ядер галактик и объектов Солнечной системы.
Антенные решетки.
Что касается антенных решеток, то они самые разные. Например, американская система The Very Large Array (VLA) эксплуатируется с 1980 года, состоит из двадцати семи
25- метровых антенн, которые образуют решетку переменной конфигурации.
Антенные решетки могут быть разного диаметра. Большая часть 66 антенн решетки в чилийской пустыне на высоте пять тысяч метров диаметром 12 метров, есть семиметровые. Пустыня Атакама едва ли не самая сухая на Земле, что делает ее излюбленным местом астрономов.
Есть варианты решеток, антенны которых стоят относительно близко друг к другу, но для того, чтобы получить еще лучшее разрешение, их можно расположить на разных континентах (!). Чтобы прием сигнала был в одной фазе, для этого используются стандарты частоты. К слову, одни из лучших стандартов делают в Нижнем Новгороде. Примером такой разбросанной на большое расстояние антенной решетки может быть Very Long Baseline (VLBA). Это десять антенн, расположенных друг от друга по территории США и Канады.
Подобная система есть и в нашей стране. Это «Квазар- КВО» Института прикладной астрономии в Санкт-Петербурге. В систему входят три антенны – одна под Питером, другая – на Северном Кавказе, третья – в районе Байкала.
Заглянуть в черную дыру.
Также есть телескоп горизонта событий – это глобальная система антенн миллиметрового диапазона, которая охватывает весь земной шар. Разрешение, которое достигается с помощью этого телескопа, соответствует тому, как если бы мы на поверхности Луны пытались с Земли разглядеть монетку размером в несколько сантиметров. С помощью этой системы удалось увидеть в том числе тени черных дыр.
Телескоп горизонта событий видит некие функции, которые с помощью методов обработки позволяют получить определенную картинку. С его помощью удалось получить изображение тени черной дыры. Это весьма загадочный объект, который притягивает к себе много чего, в том числе свет. Свет не может выйти из черной дыры, так как гравитация там настолько велика, что все поглощается. Изображение черной дыры – это светящийся круг с темным центром. Выглядит она так в соответствии с понятием «горизонт событий». То есть, это поверхность, за которой в принципе невозможно ничего увидеть. Отсюда и темное пятно в центре.
Кстати.
Телескопы также можно запускать в космос – такие проекты успешно реализуются. В России в 2011 году был запущен и успешно проработал восемь лет радиотелескоп «Радиоастрон» – наземно-космический интерферометр. Есть проект запуска антенны нового поколения «Миллиметрон» («Спектр-М») Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (АКЦ ФИАН). Это будет 10-метровый космический телескоп, предназначенный для исследования различных объектов во Вселенной в миллиметровом и инфракрасном диапазонах длин волн от 0,07 до 10 мм. Первый режим обеспечит очень высокое угловое разрешение. Возможно, благодаря этому как раз и удастся в ближайшем будущем получить гораздо более резкое изображение черной дыры.
Вопрос дилетанта.
– Радиотелескоп РАТАН-600 построен довольно давно – в 80-е годы. Насколько актуальна информация, которую он получает?
- Радиотелескоп РАТАН-600 остается конкурентоспособным в выполнении обзорных работ. Это неподвижная система. Все то, что проходит через диаграмму направленности, он регистрирует. А задач, которые требуют обзорных исследований, довольно много. В связи с этим радиотелескоп РАТАН-600 очень эффективно используется и выдает хорошие результаты.
