Физики из России создали "лампочку" из оптоволокна, работающую в космосе

Российские ученые создали прототип оптоволоконных источников света, способных работать в космосе и не разрушаться под действием радиации. "Инструкции" по их сборке были опубликованы в Journal of Lightwave Technology (работа выполнена по гранту РНФ - прим. ред. сайта rscf.ru).

"Исследований, подобных нашему, еще не проводилось, поскольку ряд висмутовых оптических волокон не имеет зарубежных аналогов. Благодаря финансовой поддержке Российского научного фонда мы успешно проводим подобные исследования", — рассказывает Сергей Фирстов из Научного центра волоконной оптики РАН в Москве.

Оптическое волокно представляет собой нити из пластика или стекла, способные проводить не электричество, как обычные металлические провода, а пучки света. Как правило, его нити состоят из двух слоев — светопроводного сердечника и окружающей его оболочки из другого прозрачного материала, который обладает чуть меньшим индексом преломления, чем сердцевина.

Благодаря этому оптоволокно может захватывать и заставлять двигаться свет в четко заданном направлении, препятствуя его "побегу" во внешнюю среду через стенки нити. У всех типов оптоволокна, созданных за последние полвека, есть несколько общих проблем, которые ученые пока не смогли решить полностью.

В последние годы, как рассказывают Фирстов и его коллеги, инженеры начали использовать оптоволокно не только для передачи информации, но и в качестве рабочего тела для так называемых волоконных лазеров. Поэтому длина таких лазеров может достигать нескольких километров, но при этом они могут умещаться внутри небольшой коробочки и иметь огромную мощность.

Для того чтобы превратить обычное оптоволокно в лазер, необходимо закрыть его с двух сторон полупрозрачными зеркалами и "засеять" сам материал атомами различных редкоземельных элементов, которые будут взаимодействовать с закачиваемым в него светом и превращать его в импульсы лазерного излучения нужной длины и мощности.

Недавно российские ученые выяснили, что подобными свойствами обладают оптические волокна, наполненные большим количеством атомов висмута и некоторых других веществ. Создав подобные структуры, Фирстов и его коллеги заинтересовались тем, имеют ли они общий недостаток многих подобных излучателей — низкую радиационную стойкость и высокую чувствительность к перепадам температур. 

Они проверили, так ли это, поместив катушку с подобным оптическим волокном внутрь специальной камеры, где поддерживались низкие температуры и высокий уровень радиации. По сути, внутри нее имитировались такие же условия, в которых находился бы подобный источник света, если бы он работал на борту спутника в космосе на протяжении десяти лет.

Как показали эти опыты, висмутовые волокна спокойно переносят подобную радиационную нагрузку, и при этом выдерживают перепады температур от минус 60 до плюс 60 градусов Цельсия. Это позволяет применять разработку российских ученых для создания систем связи и других космических приборов.