Ātrdarbīgais lāzera signālu sensors, ko radījuši LU Cietvielu fizikas institūta zinātnieki, ir Latvijas Zinātņu akadēmijas pagājušā gada godalgoto sasniegumu vidū. Inovāciju jau iegādājies liels ASV optisko iekārtu ražotājs.

Fizikas zinātņu doktors Kaspars Pudžs jaunā lāzera jaudas mērītāja darbības principu cenšas izskaidrot pēc iespējas vienkāršāk. Taču jāatzīst, šis apraksts varētu būt prāta mežģis pat tiem, kas savulaik vidusskolas dabaszinātņu stundās saņēmuši labas atzīmes.

Tātad lāzera raidītais impulss tiek “izšauts” sensora testa zonas virzienā, nonāk uz īpaša absorbējoša materiāla kārtiņas, tā uzsilst — stāstu sāk Kaspars. Rodas termoelektriskais efekts, temperatūras starpība tiek pārvērsta elektriskajā spriegumā.

Termoelektriskais efekts nosaukts atklājēja, 18. gadsimta beigās Tallinā dzimušā vācbaltiešu zinātnieka Tomasa Johana Zēbeka vārdā. Tā kā sensora aktīvā kārtiņa, ko savukārt 200 gadus vēlāk izstrādājuši materiālzinātnieki Rīgā, ir ļoti plāna, signāls tai iziet cauri milzu ātrumā. Cik tieši ātra ir šī darbība, domās nav iespējams materializēt. “Ar sensoru izmērītais signāls ir īsāks nekā mikrosekunde — tā ir miljonā sekundes daļa. Un paši lāzera impulsi ir tikai 10 nanosekundes gari,” precizē Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta zinātnieks.

“Sensora struktūra ļauj samazināt kapacitātes efektus, kas kombinācijā ar plānās kārtiņas īpašo tehnoloģiju nodrošina sensora ātrdarbību. Lielais Zēbeka koeficients un zemā siltumvadītspēja – tas ir unikumu kopums, ko mūsu komandai ir izdevies panākt.”

Otra sensora unikālā īpašība: tas strādā ļoti plašā lāzera starojuma spektrālajā diapazonā.

“Sensoru esam testējuši no ultravioletā līdz infrasarkanajam spektram, bet, visticamāk, diapazons ir vēl plašāks, mums vienkārši nav pieejamas tādas iekārtas,” rāmi secina Kaspars.

Ātrdarbīgais sensors ir praktiski pielietojams dažādās nozarēs, kur izmanto lāzeru, — gan medicīnā, gan lāzergravēšanā, gan 3D lāzerdrukā. Pēc pētnieka stāstītā, katra individuālā impulsa mērījumi ļaus vēl labāk kontrolēt starojuma enerģiju, lai impulsi nebūtu par lielu vai par mazu. Tātad lāzermanipulācijas varēs veikt daudz drošāk un efektīvāk. Tehnoloģija, cerams, ļaus ražot arvien lētākas un vienkāršākas lāzeriekārtas.

Inovāciju novērtējis optisko iekārtu uzņēmums ASV, kura gada pārdošanas apjoms sasniedz 500 miljonus dolāru. Nosaukumu intervijā izpaust neļauj noslēgtais licencēšanas un tehnoloģijas pārneses līgums. Protams, notikušais ir liela Latvijas zinātnes sasniegumu komercializācijas veiksme. Tehnoloģija jau ir patentēta ne tikai ASV un ES, bet arī Ķīnā un Kanādā.

Avots: Ieva Puķe, Sekundes miljonās daļas laikā, IR.lv, 2022. gada 19. janvāris.

Foto - LU Cietvielu fizikas institūts.