Российские учёные разработали альтернативную конструкцию усилителя оптических сигналов

Учёные 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 ёмкостным разрядом. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Communications, сообщает РИА Новости.

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.

Учёные ИОА СО РАН разработали альтернативную конструкцию усилителя, в которой происходит возбуждение паров продольным ёмкостным разрядом. В этом устройстве электроды расположены вне газоразрядной трубки, что даёт конструкции значительные преимущества, отмечают авторы.

«Для возбуждения активной среды вместо традиционного разряда мы использовали барьерный ёмкостной 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 ещё 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 учёные 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.

Учёные 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.