Cristalul sintetic, cu un diametru de 60 de milimetri (2,3 inci), transformă eficient laserele cu infraroșu de undă scurtă în raze de infraroșu de undă medie și lungă, capabile să penetreze straturile atmosferice pentru transmisia pe distanțe lungi arată South China Morning Post.
Un aspect crucial este faptul că acesta poate rezista la o putere laser de până la 550 de megawați pe centimetru pătrat – depășind cu un ordin de mărime pragul de deteriorare al cristalelor de calitate militară existente.
Convertorul de frecvență laser rezultat – cu dimensiunile de 10×10×50 mm (0,4x0,4x2 inci) – eclipsează optica convențională, limitată de obicei la componente minuscule și subțiri.
„Acesta reprezintă cel mai mare specimen raportat la nivel global până în prezent”, a scris echipa de cercetare condusă de profesorul Wu Haixin într-un articol evaluat de colegi, publicat în iunie de revista în limba chineză Journal of Synthetic Crystals.
Limitările de până acum: autodistrugerea
De zeci de ani, fenomenul de autodistrugere a armelor cu laser le-a limitat puterea și raza de acțiune. Testul cu laserul în infraroșu mediu MIRACL, efectuat de Marina SUA în 1997, care a topit accidental propriile componente în timp ce țintea un satelit, a scos în evidență această provocare.
Cristalul BGSe a fost descoperit de oamenii de știință chinezi în 2010 și a uimit lumea prin performanțele sale fără precedent. Producătorii occidentali din domeniul apărării s-au grăbit să îl reproducă, dar s-au confruntat cu dificultăți în ceea ce privește scalabilitatea.
Tehnicile laborioase de obținere a cristalelor
Acum, oamenii de știință chinezi explică în detaliu cum au reușit să realizeze acest progres în domeniul științei materialelor.
Procesul de fabricație necesită o execuție aproape impecabilă, potrivit lui Wu și colegilor săi de la Institutele de Științe Fizice din Hefei, aparținând Academiei Chineze de Științe.
În etapa de pregătire a materialului, bariu, galiu și seleniu ultra-pur sunt sigilate sub vid în tuburi de cuarț pentru un proces cunoscut sub numele de rafinare zonală.
Tuburile sunt încălzite la 1.020 de grade Celsius (1.868 de grade Fahrenheit) într-un cuptor cu două zone, creând o regiune topită. Apoi, timp de o lună, cristalele cresc pe măsură ce tuburile coboară în zone mai reci.
Cristalele nou formate trebuie menținute la 500 de grade (932 grade Fahrenheit) timp de câteva zile, apoi răcite cu 5 grade pe oră pentru a elimina defectele.
Tehnicile de lustruire sunt, de asemenea, importante. Ferăstraiele cu diamant taie cristalele de-a lungul planurilor de clivaj, în timp ce pasta de oxid de ceriu conferă suprafețelor o netezime oglindă.
Printre principalele concluzii se numără excluderea totală a oxigenului și a umidității, controlul ultraprecis al temperaturii și recoacerea pentru eliminarea defectelor – un proces de tratament termic – pentru a asigura integritatea cristalului la o scară fără precedent.
Acest salt tehnologic coincide cu accelerarea programului chinez de arme cu energie dirijată – determinată de îngrijorările legate de rolul militar al Starlink în Ucraina și de dominația spațială. Recent au fost semnalate progrese majore și în alte domenii, precum sursele de energie și controlul termic.
Dincolo de domeniul militar, cristalele pot fi utilizate pentru a îmbunătăți diagnosticarea medicală și sistemele cu infraroșu hipersensibile pentru urmărirea rachetelor și identificarea aeronavelor, potrivit articolului.
Aceste cristale de dimensiuni foarte mari erau „intacte din punct de vedere structural, fără fisuri și optice transparente”, iar rezultatele testelor sugerează o performanță superioară, a declarat echipa lui Wu.
Acestea au fost deja aplicate într-o gamă largă de programe de cercetare și dezvoltare de ultimă generație încă din 2020, au adăugat ei.
Ce este laserul ZEUS
Cristalele utilizate în sistemele laser care nu sunt destinate armamentului pot fi mult mai mari. De exemplu, laserul ZEUS (sistem laser cu impulsuri ultrascurte de putere echivalentă cu zettawatti) de la Universitatea din Michigan folosește un cristal mare de safir dopat cu titan pentru a amplifica impulsul laser la puterea maximă.
Cristalul, cu un diametru de aproape 18 cm (șapte inci), a avut nevoie de patru ani și jumătate pentru a fi fabricat.
