Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка визуализаторов инфракрасного лазерного излучения

Сведения об участнике
ФИО
Меркулов Андрей Петрович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Физика и астрономия
Раздел области наук
Оптика, квантовая электроника
Тема
Разработка визуализаторов инфракрасного лазерного излучения
Резюме
В настоящем проекте исследовалась возможность применения фторидных материалов, легированных ионами Ho3+, в качестве визуализаторов инфракрасного лазерного излучения. Проведен сравнительный анализ разрабатываемых в проекте визуализаторов с коммерческими аналогами. Также были проведены эксперименты по определению механизмов антистоксовой люминесценции ионов Ho3+ возникающей в результате возбуждения инфракрасным излучением.
Ключевые слова
Визуализатор, двухмикронный лазер, фторидные материалы, гольмий, антистоксова люминесценция
Цели и задачи
Создание визуализаторов двухмикронного лазерного излучения на основе материалов легированных ионами Ho3+
Введение

В настоящее время активно развиваются твердотельные лазеры, излучающие в двухмикронной области длин волн. Лазерное излучение этого диапазона применяется в дистанционном зондировании атмосферы, метеорологии, медицине[1,2] . Анализ коммерческих визуализаторов показывает, что на рынке отсутствуют визуализаторы, способные преобразовывать в видимый свет излучение с длиной волны больше 1700 нм [3-7]. Однако для работы с двухмикронными лазерными источниками также требуются эффективные визуализаторы. Поэтому, настоящий проект направлен на разработку изделий, способных визуализировать лазерное излучение в области 1800-2150 нм в видимый свет. 

Методы и материалы

Важной характеристикой визуализатора является энергетическая эффективность преобразования длинноволнового излучения в коротковолновое излучение спектра. В настоящей работе была выполнена оценка энергетической эффективности фторидных материалов при преобразовании двухмикронного лазерного излучения в излучение видимого диапазона спектра (620-680 нм).

При определении эффективности преобразования монокристаллом и керамикой CaF2:Ho двухмикронного лазерного излучения в красное свечение, излучение двухмикронного лазера LiYF4:Tm фокусировалось на образец, расположенного в интегрирующей сфере OL IS–670–LED . C помощью спектрорадиометра OL-770 UV/VIS измерялась спектральная плотность мощности антистоксовой люминесценции ионов Ho3+ в диапазоне 620-680 нм. Мощность двухмикронного лазерного излучения, поглощенного в монокристаллах и керамике CaF2:Ho, измерялась с помощью измерителя мощности 11 PMK-30H-H5. 

Для проведения спектрально-люминесцентных исследований фторидных монокристаллов и керамики, активированных ионами Ho3+, использовалась установка на базе монохроматора МДР-23. Разрешение монохроматора МДР-23 составляло 0.04 нм для диапазона длин волн 350-1000 нм (при ширине щели 0.007 мм), для диапазона 700-2000 нм составило 0.1 нм. Установка состоит из источника излучения , исследуемого образца, монохроматора МДР-23, фотоприемника, синхронного усилителя SR-810, блока управления и персонального компьютера.

Описание и обсуждение результатов

Исследованный CaF2:Ho, на основе которого был создан макет визуализатора характеризуется следующими параметрами: спектральный диапазон (1800-2150 нм), чувствительность (0,4 Вт/см2), порог разрушения (340 кВт/см2) и КПД (0,02%). %). В качестве сравнительного анализа с имеющимися аналогами выбран визуализатор фирмы ООО "Полироник" FID-CD [1]. Длинноволновый край преобразования нашего визуализатора на 450 нм больше, чем у FID-CD и составляет 2150 нм. Чувствительность визуализатора FID-CD превосходит чувствительность нашего визуализатора в 4 раза. КПД конверсии энергии выше у FID-CD в 15 раз. Однако порог разрушения разрабатываемого в проекте визуализатора в непрерывном режиме превосходит аналог в 3400 раз. Разрабатываемые в проекте визуализаторы предназначены для работы с лазерами излучающими в двухмикронной области длин волн. В связи с этим, визуализаторы будут применяться в лазерной технике, медицине, лидарах, метрологии и т.д. Визуализатор может быть выполнен в виде изделия состоящего из круглой подложки (диаметр 4 см) с нанесенной на ее поверхность с помощью связующего слоя фторидного порошка легированного ионами Ho3+. Подложка должна отражать двухмикронное лазерное излучение.

Используемые источники
[1] T.M. Buzug, D.J. Bongartz, M.U. Hartmann and S. Weber. Design and technical concept of a Tm laser scalpel for clinical investigation based on a 60W, 1.92 µm Tm fiber laser system // Advances in Medical Engineering. – 2007. – Vol. 114. – P. 447-452.
[2] Scholle K., Lamrini S., Koopmann F., Fuhberg P. 2 μm Laser Sources and Their Possible Applications // Frontiers in Guided Wave Optics and Optoelectronics. Rijeka: InTech. - 2010.
[3] Thorlabs Inc [Электронный ресурс] : офиц. сайт. URL: http://www.thorlabs.de.
[4] ООО "Полироник" [Электронный ресурс] : офиц. сайт. URL: http://www.polironik.ru
[5] Кобра-Оптикс [Электронный ресурс] : офиц. сайт. URL: http://www.scitc.ru.
[6] ROITHNER LASERTECHNIK GmbH [Электронный ресурс] : офиц. сайт. URL: http://www.roithner-laser.com.
[7] Newport [Электронный ресурс] : офиц. сайт. URL: http://www.newport.com.
Information about the project
Surname Name
Merkulov Andrei
Project title
Creation a visualizers of two microne laser radiation
Summary of the project
This project investigated the possibility of using fluoride materials doped with Ho3 +, as a visualization of infrared laser radiation. A comparative analysis developed in the project visualization with commercial counterparts. It was also carried out experiments to determine the anti-Stokes luminescence mechanisms of Ho3 + ions resulting from excitation by infrared radiation.
Keywords
Visualizer, anti-Stock luminescense, fluoride materials, holmium, two micron laser