Пятьсот заказов по изготовлению уникальной оптики для исследовательской аппаратуры выполнено в лаборатории оптических систем ФИАН. Это специальные зеркала, линзы, объективы, устройства для сбора излучения отдельного атома или иона, сидящего в ловушке, и мн. др. Каждый такой заказ представляет отдельную научно-инженерную задачу. Среди них – изготовление оптики для эксперимента ЦЕРНа по измерению радиуса протона, изготовление и реставрация зеркал для самого мощного европейского лазера «Астерикс».

Заказчиками нестандартной и уникальной оптики для исследовательского оборудования выступают зарубежные и российские университеты, институты, научные центры. Подобную штучную работу – рассчитать и изготовить единичное изделие (или мелкую серию) с совершенно специфическими характеристиками – крупные компании, занятые массовым производством не выполняют. В ФИАНе же наработан богатый опыт создания уникальных оптических систем.

Каждый такой заказ – отдельная научно-инженерная задача, включающая расчетную, конструкторскую и технологическую компоненты. Расчет геометрии, шлифовка, полировка, нанесение покрытия… Нанесение диэлектрического покрытия – особая операция. Например, поставлена задача изготовить светоделители – устройства, которые разделяют излучение по спектру в определенной пропорции (и для определенной поляризации). Или же – разделить излучение в широком спектре так, чтобы 50% фемтосекундного импульса пошло в одном направлении, а 50% отражалось. Здесь необходимы покрытия со специальными свойствами – далеко не всегда подобные оптические элементы можно найти в каталогах крупных производителей оптики.

Сначала рассчитывается конструкция, количество и толщины слоев. В покрытии чередуются слои из материалов с разными показателями преломления. С помощью специальной установки напыляется до шестидесяти таких слоев (получается микрорезонатор). Эта операция требует постоянного контроля. Предварительно рассчитывается, как должен выглядеть спектр после напыления каждого слоя. И лишь после того, как спектр наносимого слоя придет в соответствие с расчетным значением, переходят к нанесению следующего.

О наиболее интересных работах рассказывает руководитель лаборатории оптических систем ФИАН, кандидат физ.-мат. наук Сергей Канорский:

В эксперименте ЦЕРНа по измерению радиуса протона использовался резонатор, в котором накапливалось излучение. Устройство аналогично многопроходной кювете – пучок излучения многократно пробегает расстояние, ограниченное резонатором с зеркалами специфической формы. А специальные разворачивающие элементы направляют пробег этого пучка. Он бегает, и в результате вся область заполняется излучением (получается лист излучения света). Когда через эту область пролетает частица, можно зарегистрировать спектр поглощения на определенной частоте. Но для этого частица должна пройти точно через луч. И необходимо накопить излучение, чтобы луч сложился в лист и при этом не разбежался. Мы сделали зеркала для резонатора – эксперимент прошел успешно".

Группа Сергея Канорского изготавливала зеркала и для лазера «Астерикс». Это самый мощный газовый лазер Европы – специально «под него» Физический институт и Институт физики плазмы Чешской академии наук образовали Лабораторию PALS (Prague Asterix Laser System). Из-за высоких мощностей этого лазера зеркала периодически «горят», после чего их необходимо восстанавливать (переполировывать). Эту операцию также производили специалисты лаборатории оптических систем ФИАН.

Подобных заказов, каждый из которых – штучный, сегодня выполнено уже более пятисот. Большая их часть – зарубежные, причем много заказов поступает из немецких университетов и лабораторий. А в Германии традиционно сильно оптическое производство (на слуху названия «Карл Цейс Йена», «Лейка»…), и, казалось бы, делать оптику для заказчиков из Германии – это «отправлять самовар в Тулу». Такая картина свидетельствует о безусловном признании качества уникальной фиановской оптики в профессиональной среде.

По материалам: