Ученые Института оптики атмосферы Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) совместно с коллегами из Томского политехнического университета (ТПУ) разработали принципиально новую конструкцию высокочастотного усилителя оптических сигналов.

Разработка позволяет повысить яркость изображений в лазерных мониторах с рекордной частотой следования импульсов (ЧПИ), возбуждаемых барьерным и емкостным разрядом. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Communications..

Усилители яркости используются для увеличения светового потока в оптических системах, таких как лазеры, проекторы и лазерные мониторы. На практике широко используются усилители на основе импульсных лазеров на парах металлов. Они имеют относительно высокий КПД и работают с высокой частотой следования импульсов, что обеспечивает достаточно хорошее временное разрешение. В этих усилителях оптического сигнала свет проходит через газоразрядную трубку, в которой пары металлов активируются (возбуждаются) разрядом между электродами, расположенными внутри трубки.

Ученые ИОА СО РАН разработали альтернативную конструкцию усилителя, возбуждающего пары продольным емкостным разрядом. Электроды в этом устройстве расположены вне газоразрядной трубки, что дает конструкции значительные преимущества, отмечают авторы.

«Для возбуждения активной среды мы использовали емкостной барьерный разряд вместо традиционного. Это означает, что материал электродов в нашем устройстве не контактирует с химически агрессивной средой усилителя яркости. Ключевым преимуществом нашей конструкции является простота изготовления и более длительный срок службы устройства. Благодаря оптимизированному режиму работы нам удалось достичь рекордной частоты повторения импульсов 24 кГц для усиления яркости изображения по сравнению с ранее достигнутыми значениями (17 кГц), и это не предел », - старший научный сотрудник лаборатории Рассказывает доцент Отделения материаловедения ТПУ «Квантовая электроника ИОА СО РАН» Максим Тригуб.

В качестве вещества активной среды усилителя ученые использовали бромид меди (CuBr), возбуждаемый разрядом с частотой следования импульсов (PRF) до 24 кГц. Они экспериментально оценили концентрацию паров CuBr для наиболее эффективной работы устройства. Оказалось, что оптимальное усиление достигается не при максимальной выходной мощности, а при концентрации паров CuBr примерно на треть ниже.

Усилитель успешно применяется для получения ярких изображений в схемах моностатических и бистатических лазерных мониторов, а также для увеличения выходной мощности излучения в схемах «задающий генератор-волоконный усилитель» (МОПА). Контрастность изображений на моностатических и бистатических лазерных мониторах более 90%.

Ученые ИОА СО РАН и ТПУ уже много лет ведут совместную работу под руководством профессора Геннадия Евтушенко по изучению специфики активных сред на парах металлов и их использования в решении задач оптики, лазерной физики, обработки и получения материалов. . Они планируют сосредоточить дальнейшие исследования на повышении эффективности разработанного усилителя яркости и его применении для создания лазерных мониторов различных спектральных диапазонов. Работа поддержана грантом Российского научного фонда № 19-79-10096.
Источник