Российские и китайские ученые сделали значительный шаг в области лазерных источников света, создав новый композитный люминофор, способный работать в экстремальных условиях и одновременно обеспечивать высокую яркость и долговечность. Этот материал открывает перспективы как для космической техники, так и для автомобилей нового поколения, а также для медико-технических и индустриальных приложений.

Композитный материал состоит из двух компонентов: один отвечает за свечение, а другой — за устойчивость к высоким температурам. Такой подход позволяет избежать проблем перегрева и деградации свечения при работе на высокой мощности. По словам доцента базовой кафедры физики твердого тела и нанотехнологий Сибирского федерального университета (СФУ) Максима Малокеева, «удалось решить проблему теплового тушения и деградации при высокой мощности, двухфазная структура материала эффективно отводит тепло». Это особенно важно для устройств, которые работают непрерывно и в экстремальных условиях, например, на Луне или в космическом пространстве.

Разработка была поддержана грантом Российского научного фонда и выполнена в сотрудничестве с несколькими научными центрами: Дальневосточным федеральным университетом (ДВФУ), Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН, Центром коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (Кольцово), а также Шанхайским институтом керамики Китайской академии наук. Такой международный подход позволил объединить опыт в области материаловедения, лазерной техники и нанотехнологий.

Технология использует синие лазерные диоды, которые отличаются высоким коэффициентом полезного действия при преобразовании электричества в свет. Они компактны (размером с микросхему), мощны (до нескольких ватт) и относительно недороги по сравнению с лазерами других цветов. Директор НОЦ «Передовые керамические материалы» Политехнического института ДВФУ Денис Косьянов отметил, что целью проекта является создание отечественной технологии изготовления преобразователей цвета с регулируемыми оптико-термическими характеристиками для компактных, энергоэффективных и высокомощных лазерных источников освещения. В дальнейшем планируется конструирование источников высокомощного лазерного освещения.

Лазерное освещение обладает рядом преимуществ перед традиционными светодиодными решениями. Его эффективность практически не снижается с увеличением силы тока, а яркость значительно выше. Эти свойства делают его особенно актуальным для задач, где требуется мощный и стабильный свет, включая автомобильные фары, прожекторы для летательных и подводных аппаратов, а также высокоточные медицинские приборы и промышленные проекторы.

Для автомобилей нового поколения лазерные фары открывают новые возможности: свет будет безопасным для встречных водителей, при этом достаточно ярким, чтобы обеспечить максимальную видимость на дороге. Долговечные и стабильные источники белого света также необходимы для производства лазерных телевизоров с большой диагональю и проекторов, где важна высокая цветопередача. В медицине правильное освещение напрямую влияет на результат операций и точность процедур, а значит, качество света имеет критическое значение.

Особое внимание уделяется космическим и экстремальным условиям эксплуатации. Разработанный композитный материал способен выдерживать значительные тепловые нагрузки, что делает его перспективным для использования в устройствах, предназначенных для исследования Луны и других планет. Современные лазерные источники, созданные на основе этого материала, обладают высокой надежностью и стабильностью даже при длительном использовании, что критически важно для миссий, где ремонт или замена оборудования невозможны.