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. 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.

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.

Похожие новости

  • 30/03/2021

    Международный день метеоролога: в программе «Час науки» специальный репортаж о работе ИОА СО РАН

    ​​28 марта, в 17:00, в эфире канала «Россия-24 Томск» в программе «Час науки» вышел в эфир сюжет, приуроченный к полувековому юбилею Лаборатории климатологии атмосферного состава и Международному дню метеоролога.
    385
  • 31/07/2020

    Лидары космического, наземного и мобильного размещения

    В прошлом номере «Томские новости» писали о молодом ученом из Института оптики атмосферы, руководителе лаборатории атмосферной радиации Александре Коношонкине, который рассчитал математическую модель для исследования перистых облаков.
    1077
  • 20/01/2018

    Томские ученые отмечены президентскими грантами и стипендиями

    Государственную поддержку в 2018–2019 годах получат ученые из Института оптики атмосферы (ИОА) им. В.Е. Зуева и Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН. Президентские гранты получат пять молодых ученых – кандидатов наук.
    2124
  • 10/03/2017

    Институт оптики атмосферы им. В.Е.Зуева СО РАН в числе победителей конкурса Лазерной ассоциации

    ​На 12-й международной специализированной выставке лазерной, оптической и оптоэлектронной техники «Фотоника. Мир лазеров и оптики-2017» подведены итоги традиционного конкурса Лазерной ассоциации на лучшую отечественную разработку в области лазерной аппаратуры и лазерно-оптических технологий.
    3452
  • 16/09/2020

    Космический лидар, искусственный интеллект и парниковые газы

    ​В Институте оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН группой ученых созданы алгоритмы и программы, позволяющие с помощью нейронных сетей эффективно решать задачи дистанционного определения концентраций парниковых газов с космических платформ.
    808
  • 18/08/2020

    Сибирские физики провели эксперимент по изучению светового давления на спутниковые антенны

    ​Сотрудники Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН (Томск) совместно с коллегами из АО «"Информационные спутниковые системы" им. ак. М. Ф. Решетнёва» (Железногорск) провели эксперименты по определению светового давления на конструкционные материалы спутниковых антенн при разных углах падения света.
    527
  • 12/04/2019

    Томские разработки помогают исследовать космос

    ​Проект «Космический урок», спутники, передовые технологии для летательных аппаратов и даже граничащие с фантастикой идеи лунных заправок – во всем этом можно найти томский след. Ученые наших вузов и НИИ десятки лет генерируют и воплощают в жизнь уникальные идеи, делающие космос ближе и понятнее.
    1565
  • 10/09/2019

    Исследования томских ученых помогут летчикам и снайперам

    ​Ученые Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН (Томск) работают над методами коррекции оптических изображений и восстановления характеристик атмосферы.  «Проблемы восстановления искаженных изображений, а также определения характеристик самой искажающей среды часто возникают на практике: это важно при обеспечении безопасности взлета и посадки летательных аппаратов, при корректировке линии прицеливания, для повышения точности исследований в астрономии, микроскопии.
    668
  • 07/07/2021

    Летающая лаборатория: что изучают на единственном в России научном воздушном судне

    ​Министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков п​осетил Томский Академгородок, где ознакомился с современными разработками и исследованиями.  В Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского Отделения РАН Валерию Фалькову рассказали об уникальных исследованиях, которые проводят в летающей лаборатории.
    450
  • 16/02/2021

    Для исследования атмосферы разработали мобильный лидар

    Ученые из Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН создают первый в мире мобильный озоновый лидар для исследований влияния индустриальных выбросов на состав воздуха, наблюдения за вулканической активностью, а также изучения атмосферы Арктики.
    541