Uno specchio di diamante per dirigere i raggi laser

Un team di ricerca di Harvard ha costruito uno specchio altamente riflettente che in futuro potrebbe servire per applicazioni di difesa, produzione industriale e comunicazioni nello spazio profondo.

Auto, treni e aerei sono prodotti usando laser ad alta potenza che sparano un raggio di luce continuo. La maggior parte degli specchi utilizzati per dirigere il raggio nei laser a onda continua (CW) ad alta potenza viene realizzato stratificando sottili rivestimenti di materiali con diverse proprietà ottiche. Ma se si verifica un minuscolo difetto in uno degli strati, il potente raggio laser brucerà, causando il guasto dell’intero dispositivo. Realizzare uno specchio con un unico materiale ridurrebbe notevolmente la probabilità di difetti e aumenterebbe la durata del laser.

Gli scienziati della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hanno prodotto uno specchio con uno dei materiali più resistenti del pianeta: il diamante. Incidendo nanostrutture sulla superficie di un sottile foglio di diamante, hanno ottenuto uno specchio altamente riflettente che ha resistito, senza danni, agli esperimenti con un laser Navy da 10 KiloWatt. «Il nostro approccio a specchio monomateriale elimina i problemi di stress termico che risultano dannosi per gli specchi convenzionali, formati da pile multimateriale, quando vengono irradiati con grandi poteri ottici – ha spiegato Marko Loncar, professore di ingegneria elettrica presso SEAS e autore senior del documento –. Questo approccio ha il potenziale per migliorare o sviluppare nuove lavorazioni laser ad alta potenza».

Una tecnologia promettente

Lo specchio è stato testato in una stanza appositamente progettata del laboratorio di ricerca applicata della Pennsylvania State University (centro affiliato della US Navy University e designato dal Dipartimento della Difesa) ed è uscito illeso di fronte a un laser da 10 KiloWatt abbastanza forte da bruciare l’acciaio.

Gli autori dello studio prevedono un impiego di questi specchi in ambito militare, industriale e aerospace. L’approccio potrebbe essere adatto anche a materiali meno costosi, come la silice fusa.