Ученые Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения РАН (ИОА СО РАН) и Томского политехнического университета (ТПУ) разработали высокочастотный усилитель оптических сигналов принципиально новой конструкции, сообщает сайт РИА Новости. Разработка позволяет усиливать яркость изображений в лазерных мониторах с рекордной частотой следования импульсов при возбуждении барьерным емкостным разрядом. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Communications.
Высокочастотный усилитель оптических сигналов, разработанный учеными. Фото: Максим Тригуб
Усилители яркости используются для увеличения светового потока в оптических системах, например, в лазерах, проекторах, лазерных мониторах. На практике широко распространены усилители на основе импульсных лазеров на парах металлов. Они обладают сравнительно высокой эффективностью и работают при высокой частоте повторения импульсов, что обеспечивает достаточно хорошее временное разрешение. В таких усилителях оптических сигналов свет проходит через газоразрядную трубку, в которой пары металла активируются (возбуждаются) разрядом между электродами, расположенными внутри трубки.
Ученые ИОА СО РАН разработали альтернативную конструкцию усилителя, в которой происходит возбуждение паров продольным емкостным разрядом. В этом устройстве электроды расположены вне газоразрядной трубки, что дает конструкции значительные преимущества, отмечают авторы.
"Для возбуждения активной среды вместо традиционного разряда мы использовали барьерный емкостной разряд. Это значит, что в нашем устройстве материал электродов не контактирует с химически агрессивной средой усилителя яркости. Ключевое преимущество нашей конструкции — простота изготовления и больший ресурс устройства. Благодаря оптимизации режима работы нам удалось достигнуть рекордной частоты следования импульсов усиления яркости изображения — 24 кГц по сравнению с ранее достигнутыми значениями (17 кГц), и это еще не предел", — рассказал старший научный сотрудник лаборатории квантовой электроники ИОА СО РАН, доцент отделения материаловедения ТПУ Максим Тригуб.
В качестве вещества для активной среды усилителя ученые использовали бромид меди CuBr, возбуждаемый разрядом с частотой следования импульсов до 24 кГц. Они экспериментально установили значение концентрации паров CuBr для наиболее эффективной работы устройства: оказалось, что оптимальное усиление достигается не при максимальной мощности генерации, а при концентрации примерно на треть ниже.
Усилитель успешно используется для получения ярких изображений в схемах моностатического и бистатического лазерных мониторов, а также для усиления по мощности излучения в схемах "задающий генератор–усилитель мощности". Для изображений в лазерных мониторах достигается контрастность свыше 90 процентов.
Ученые ИОА СО РАН и ТПУ на протяжении многих лет ведут совместные работы под руководством профессора Геннадия Евтушенко по изучению особенностей работы активных сред на парах металлов и их использованию для решения задач оптики, лазерной физики, обработки и получения материалов. Планируется направить дальнейшие исследования на повышение эффективности разработанного усилителя яркости и его применение для создания лазерных мониторов различных спектральных диапазонов. Работы поддержаны Российским научным фондом, проект № 19-79-10096.
