Версия для печати

Российские ученые создали источник излучения для работы в открытом космосе

Оптическое волокно – это, как правило, стеклянная конструкция, способная переносить внутри себя электромагнитное излучение видимого диапазона. Перенос этого излучения происходит благодаря тому, что свет, введенный в такую конструкцию, не выходит за его пределы, а распространятся внутри. Самое массовое применение оптического волокна – это передача интернет-сигнала. Кроме этого, оптическое волокно используется для создания датчиков, лазеров, источников света и других устройств.

Исследователи из Научного центра волоконной оптики РАН разработали источник инфракрасного излучения. Он состоит из оптических волокон, содержащих ионы висмута. Такой источник может излучать в ранее недоступных областях инфракрасного спектра и открывает новые практические возможности для самых разных сфер науки и техники. Его основное применение связывают с использованием в экстремальных условиях: при длительном воздействии радиоактивного излучения и низких температур, близких к космическим.

Исследование проводилось в несколько этапов. На первом из них ученые НЦВО РАН совместно с Институтом химии высокочистых веществ РАН (ИХВВ РАН) синтезировали висмутовые волоконные световоды. Для этого авторы работы осаждали материала будущего волокна из газовой фазы на подложку, в данном случае – на поверхность кварцевой трубы. Второй этап заключался в создании источника инфракрасного излучения на основе полученных висмутовых волокон. Источник был создан на основе существующей конструкционной схемы с использованием коммерчески доступных компонентов. Ключевым элементом источника стали висмутовые оптические волокна.

На следующем этапе ученые совместно с коллегами из НИЦ «Курчатовский институт» исследовали, как на характеристики источника влияют низкие температуры и радиационное излучение – воздействия, которым подвергается материал, находясь на околоземной орбите примерно 10 лет. Они выяснили, что разработанный ими источник излучения продолжает работать при температурах от -60 до +60 градусов по Цельсию и при воздействии интенсивного радиоактивного гамма-излучения (электромагнитных волн очень малой длины с высокой поражающей способностью). Отдельно исследователи разработали модель работы висмутового оптического волокна. Она позволила установить критические значения температуры и интенсивности гамма-излучения, при достижении которых начинают ухудшаться его эксплуатационные характеристики.

«Мы выявили основные параметры, приводящие к снижению радиационной стойкости висмутовых оптических волокон. Также мы выработали основные принципы, соблюдение которых позволит улучшить их характеристики», – говорит руководитель гранта, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НЦВО РАН Сергей Фирстов.

Результаты исследований показывают возможность использования висмутовых волокон и устройств на их основе в экстремальных условиях. Также полученные учеными данные могут послужить основой для создания оптоволоконных устройств с улучшенными характеристиками, что позволит повысить скорость интернет-соединения.

«Исследований, подобных нашему, еще не проводилось, поскольку ряд висмутовых оптических волокон не имеют зарубежных аналогов. Благодаря финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ) данные исследования нами успешно проводятся», – говорит Сергей Фирстов.

В лаборатории научный сотрудник К.Е. Рюмкин за работой.
Источник: С.В. Фирстов