Юный техник, 2009 № 09

Пока самая длинная из полученных в мире углеродных нанотрубок имеет длину всего около 15 мм, но, вероятно, в будущем технологи смогут создавать углеродные нанотрубки произвольной длины и плести из них сети чрезвычайной прочности. Эти сети будут вылавливать те объекты, которые смогут проникнуть через два предыдущих рубежа защиты.

Экран из нанотрубок будет невидим, так как каждая отдельная нанонить по толщине сравнима с атомом. А значит, ей будет свойственен один недостаток — она не сможет задерживать лазерное излучение. Поэтому, чтобы остановить лазерный луч, наш многослойной щит должен будет обладать еще и сильно выраженным свойством фотохроматичности, или переменной прозрачности.

В наши дни материалы с такими характеристиками используются при изготовлении солнечных очков. Переменная прозрачность материала достигается за счет использования молекул, которые могут существовать, по крайней мере, в двух состояниях. При одном состоянии молекул такой материал прозрачен. Но под воздействием УФ-излучения молекулы мгновенно переходят в другое состояние, и материал теряет прозрачность. Примерно на том же принципе действуют и очки, предохраняющие глаза военных пилотов и солдат пехоты от слепящего лазерного излучения. Так что со временем, вероятно, можно будет создавать и целые экраны из фотохромного стекла, способные противостоять самому сильному лазерному излучению.

Но есть ведь еще микроволновое, рентгеновское и терагерцовое излучения, над защитой от которых еще придется подумать. Так что в силовом щите неизбежно появление все новых и новых слоев. Таким образом, извечное противоборство «меча и щита» будет продолжено, только на новом физическом уровне.

Публикацию подготовил С. НИКОЛАЕВ

СОЗДАНО В РОССИИ Всем лазерам лазер

Новый инструмент науки удостоился особого упоминания в обзорном докладе президента РАН Юрия Осипова на майском общем собрании Академии наук России. «Учеными Института химии высокочистых веществ и Центра волоконной оптики впервые в мире получена технология получения кварцевых световодов, легированных висмутом, созданы лазеры, излучающие в диапазоне 1300–1500 нанометров», — сказал академик Юрий Осипов.

Почему эти лазеры специально выделены среди множества других квантовых генераторов? Об этом мы попросили рассказать одного из разработчиков, директора Центра волоконной оптики, академика Евгения Дианова.

Сегодня через океанские линии связи с континента на континент передаются со скоростью 1 терабит в секунду телепрограммы, телеграммы и телефонные переговоры, информация Интернета… Казалось бы, огромная пропускная способность волоконных кабелей на многие годы обеспечит нам беспрепятственную передачу всевозможных сведений. Однако на самом деле глобальный поток информации удваивается каждый год. Так что вскоре ныне существующие каналы связи перестанут справляться. Что делать?

Надо уплотнять передачу данных, увеличивать скорость передачи информации. Добиться передачи 100 терабит в секунду можно с помощью расширения спектральной области передачи сигналов. В настоящее время используется лишь довольно узкая часть спектра шириной около 80 нанометров. И нужно этот диапазон значительно расширить.

Загвоздка лишь в том, что низкие потери светового сигнала в волокне получаются лишь на определенных частотах. Один из таких диапазонов лежит в промежутке 1300–1500 нанометров. Однако беда в том, что для него до недавнего времени не существовало ни волоконных линий связи, ни лазеров-передатчиков, ни усилителей, которые бы могли работать в таком диапазоне.

Недавно появилась работа японца Фуджимото Накасуко, который теоретически показал, что если легировать оптическое стекло висмутом, то возникает люминесценция как раз в интересующем нас диапазоне частот. Однако у самих японцев дела далеко не пошли. В экспериментах у них получалась недостаточная полоса свечения.

Но мы все-таки рискнули и сделали лазер на висмутовом стекле. А когда он заработал, нашли и способ заставить его функционировать во всем диапазоне 1300–1500 нанометров.

Висмут — весьма своеобразный химический элемент. Он очень чувствителен к составу стекла, к температуре его обработки. Так что нам пришлось немало повозиться, прежде чем были достигнуты первые успехи. Тем не менее, все трудности преодолены. И сегодня мы обладаем технологией, которая позволяет нам создать целое семейство висмутовых лазеров нужного диапазона.