×
22.05.2020
220.018.1fd1

Результат интеллектуальной деятельности: Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к лазерной технике. Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер содержит источник оптической накачки, лазерно-активный элемент в виде подложки, на которую нанесен дополнительный слой, обеспечивающий условия полного внутреннего отражения для длины волны генерации и одновременную адгезию к подложке органической лазерно-активной среды, состоящей из органического люминофора, растворенного в полимере. При этом лазерно-активный элемент состоит из нескольких подобных лазерно-активных элементов, выполненных с разными люминофорами, сложенных в стопу и разделенных между собой воздушными промежутками, равными или большими наибольшей длине волны генерации. Технический результат заключается в обеспечении возможности получения одновременного излучения на нескольких длинах волн от одного источника накачки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Уровень техники

Типичные лазеры генерируют излучение с одной определенной длиной волны. Однако в некоторых случаях требуются многолучевые источники когерентного излучения с набором различных длин волн излучающихся одновременно.

Известно устройство [1], представляющее собой твердотельный многоволновой лазерный излучатель (длины волн генерации 1064, 532 и 355 нм), интегрированный в едином исполнении с телескопом, для применения в аэрозольных лидарах. Основой излучателя является задающий лазер и усилитель на основе кристалла YAG:Nd3+, который возбуждается лазерными диодными матрицами. В режиме модуляции добротности энергия выходных импульсов YAG:Nd3+ лазерного излучателя достигает 400 мДж (1064 нм). При одновременной генерации трех длин волн излучатель формирует импульсы излучения на длинах волн 1064, 532 и 355 нм с энергиями 170, 150 и 80 мДж соответственно. Длительность импульсов составляет 8-11 нс при частоте следования 10 Гц.

Для аналога характерны следующие недостатки: невозможность варьирования длины волны излучения; генерирование излучения на строго определенных длинах волн; эффективность генерации гармоник существенно зависит от параметров генерации основной частоты (1064 нм). Кроме того, необходимо обеспечить высокое качество выходного излучения для накачки каждого последующего каскада. Такие лазерные системы сложны в настройке нелинейных кристаллов для получения наибольшей эффективности. Также известна работа [2], в которой предложен новый тип газовых импульснопериодических лазеров, позволяющих генерировать мощное лазерное излучение на отдельных линиях в различных диапазонах спектра (от 0,2 до 10,6 мкм), а также одновременно в ИК и УФ областях. При этом возможно получать генерацию на разных длинах волн не только при смене активной молекулы, но и при одновременном использовании двух или более активных молекул в газовой смеси. Также в работе [3] при исследовании генерации эксимерного XeCl лазера отмечался еще один возможный случай двухволновой генерации- на молекулах эксимера ХеС1 и атомарном ксеноне, а в работе [4] одновременная генерация на HF и DF.

Для приведенных аналогов характерен ряд недостатков. Известно, что обеспечение условий накачки эксимерных смесей в газовом разряде ограничено узким интервалом давления и состава газовой смеси, а в эксимерных лазерах источником накачки является однородный поперечный газовый разряд. Кроме того, необходимо обеспечить ряд требований к источнику электрической накачки, т.е. к импульсному генератору наносекундного диапазона. Все это ограничивает спектральный диапазон линий генерации и их эффективности излучения. Все лучи сосредоточены по одной оптической оси.

Наиболее близкий аналог (прототип) это устройство описанное в [5]. Тонкопленочный фотовозбуждаемый органический лазер на основе полиметилметакриалата содержит оптический источник накачки, органическую лазерно-активную среду из полиметилметакрилата и органического люминофора, растворенного в нем и нанесенного на стеклянную подложку. В лазере присутствует дополнительный слой между активной средой и стеклянной подложкой, обеспечивающий условия полного внутреннего отражения для длины волны генерации и одновременную адгезию к подложке органической лазерно-активной среды. Несмотря на то, что он позволяет получить эффективную генерацию с использованием различных лазерно-активных сред излучающих различные длины волн, прототип обладает существенным недостатком – генерация излучения в нем осуществляется на одной длине волны.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение:

– получение одновременного излучения нескольких спектральных длин волн лазерного излучения от одного источника накачки;

– оперативное изменение спектра длин волн генерации.

Сущность изобретения

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом устройстве многоволнового фотовозбуждаемого тонкопленочного органического лазера, состоящего из источника накачки, лазерно-активного элемента в виде подложки, на которую нанесена плёнка из органического люминофора, растворенного в полимере. Под пленкой находится дополнительный слой, который обеспечивает условия полного внутреннего отражения для длины волны генерации и одновременную адгезию к подложке органической лазерно-активной среды. В отличие от прототипа предлагаемый излучающий лазерно-активный элемент состоит из нескольких отдельных лазерно-активных элементов, каждый из которых состоит из тонкопленочной лазерно-активной среды на основе люминофора в полимере и нанесенной на свою прозрачную для длины волны накачки подложку с дополнительным слоем. Отдельные лазерно-активные элементы сложены в стопу и разделены между собой воздушными промежутками, равными или больше наибольшей длине волны генерации. Источник накачки выбирается из ряда лазерных и не лазерных источников излучения, способных накачать лазерно-активную среду выше порога генерации.

Технический результат заключается в получении генерации нескольких спектральных длин волн лазерного излучения от одного источника накачки и в возможности оперативного изменения спектра генерации.

Для пояснения предполагаемого изобретения предложен чертеж Фигура 1. – Схематическое изображение многоволнового фотовозбуждаемого тонкопленочного органического лазера, где 1 – прозрачная подложка; 2 – адгезионный слой; 3– тонкопленочная лазерно-активная среда; 4-прокладка, 5, 6, 7- выходное излучение, 8-источник накачки.

Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер состоит из источника накачки (8), который может быть лазерным и не лазерным, излучающим в видимом диапазоне и способный накачать лазерно-активную среду выше порога генерации. Оптический лазерный элемент представляет собой набор состоящий из отдельных лазерно-активных элементов выполненных с использованием разных люминофоров сложенных в стопу и разделенных между собой воздушными промежутками посредством прокладок (4) толщиной не меньше длины волны генерируемого средой лазерного излучения для предотвращения явления оптического контакта. Каждый отдельный лазерно-активный элемент состоит из прозрачной подложки (1), которая может быть выполнена из стекла и не требует прецизионной оптической обработки благодаря адгезионному слою (2), выполненному из гидрализованного тетраэтоксисилана. Сверху нанесен тонкопленочный лазерно-активный слой люминофора в полимере полиметилакрилата (ПMMA) (3). Такая конструкция отдельного лазерно-активного элемента при поперечном фото-возбуждении представляет собой планарный волновод, по которому распространяется излучение генерации. Концентрация люминофоров и уровень мощности накачки подбираются таким образом, чтобы при накачке выполнялись условия генерации не только для первого отдельного лазерно-активного элемента, но и для каждого последующего находящегося в стопе. Излучение генерации выходит из торцов планарных волноводов.

Устройство работает следующим образом: при фотовозбуждении тонкопленочной лазерно-активной среды (3) от источника накачки (8) возникает генерация и распространяется в планарном волноводе, образованном дополнительным слоем (2), активной средой и воздушным промежутком; т. к. активная среда представляет собой тонкую пленку люминофора в полимере, то часть не поглощенной энергии накачки проходит сквозь прозрачную, для длины волны накачки подложку (1) первого отдельного лазерно-активного элемента, попадает на второй, затем на третий и т. д., накачивая их выше пороговой генерации. Вывод полезного сигнала (5,6,7) осуществляется с торцов планарных волноводов лазерно-активных элементов.

Авторами изготовлены четыре отдельных лазерно-активных элемента для демонстрации многолучевого тонкопленочного фотовозбуждаемого органического лазера на основе пиррометена 567, пиррометена 597, хромена-3 и дистирилбензола. Каждая из лазерно-активных сред наносилась на адгезивный слой, который в свою очередь был нанесен на стеклянную подложку 2×2 см. Отдельные лазерно-активные элементы сложены в стопу и разделены между собой воздушным промежутком посредством размещения прокладок из тефлоновой пленки толщиной 0,25 мм, фигура 1. Оперативное изменение длины волны генерации производится заменой отдельного лазерно-активного элемента в стопе. Накачка многолучевого тонкопленочного фотовозбуждаемого органического лазера осуществлялась на установке, приведенной на фигуре 2. Авторы использовали два варианта стоп оптических лазерно-активных элементов состоящих из двух различных наборов отдельных лазерно-активных элементов на основе пиррометена 567, пиррометена 597, хромена-3 и дистирилбензола. Накачка осуществляется в поперечном варианте третьей гармоникой АИГ-Nd3+ лазера с энергией в импульсе до 10 мДж, длительностью импульса 10 нс, частотой повторения до 10 Гц. Спектр излучения регистрировался лазерным спектрометром 3 AvaSpec-2048ULS (Avantes), энергия излучения измерителями Gentec EO ED-100A-UV и Ophir NOVA II.

Фигура 2 – Схема экспериментальной установки: 1 –АИГ-Nd3+-лазер, 2 – система неселективных светофильтров, 3 – Gentec EO ED-100A-UV, 4 – светоделительная пластина, 5 – система цилиндрических линз, 6 – диафрагма, 7 – многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер, 8 – оптоволокно, 9 – спектрометр, 10 – Ophir NOVA II, 11 – персональный компьютер

На Фигуре 3 представлены спектры генерации многолучевого органического лазера:

а) 1 – длина волны генерации (556 нм) лазерной среды на основе пиррометена 567 (PM 567), 2 – длина волны генерации (576 нм) лазерной среды на основе пиррометена 597 (PM 597), 3 – длина волны генерации (607 нм) лазерной среды на основе хромена-3.

б) 1 – длина волны генерации (410 нм) лазерной среды на основе дистирилбензола, 2 – длина волны генерации (576 нм) лазерной среды на основе пиррометена 597 (PM 597), 3 – длина волны генерации (607 нм) лазерной среды на основе хромена-3.

Проведенные испытания показали, что при создании многолучевого тонкопленочного фотовозбуждаемых органического лазера возможно получение нескольких спектральных длин волн лазерного излучения от одного источника накачки и оперативное изменение спектрального состава излучения многолучевого фото-возбуждаемого органического лазера. Таким образом, поставленная цель достигнута.

Список использованной литературы:

1. Рябцев Г.И., Богданович М.В., Григорьев А.В., Кабанов В.В., Костик О.Е., Лебедок Е.В., Лепченков К.В., Осипенко Ф.П., Рябцев А.Г., Чайковский А.П., Щемелев М.А., Титовец В.С. Мощный полностью твердотельный многоволновой лазер для аэрозольных лидаров // Оптический журнал. – 2014. – Т. 81. – № 10. – С. 20-25.

2. Атежев В.В., Букреев B.C., Вартапетов СК., Жуков А.Н., Конов В.И., Прохоров A.M., Савельев А.Д. Многоволновой импульсно-периодический электроразрядный лазер // Краткие сообщения по физике. – 1987. – №. 9. – С. 19-21.

3. Лосев В.Ф. Квантовая электроника В. 6. № 7,1561 – 1979 г

4. Brandelik JE J Appl Phys 51 № 3 1321 – 1980 г

5. Патент РФ № 2666181, МПК H01S 3/213 (2006.01), опубл. 06.09.2018


Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер
Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер
Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер
Многоволновый фотовозбуждаемый тонкопленочный органический лазер
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 173 items.
13.01.2017
№217.015.8589

Способ повышения устойчивости растений рапса к интенсивному хлоридному засолению

Изобретение относится к области биотехнологии. Изобретение представляет собой способ повышения устойчивости растений рапса к интенсивному хлоридному засолению, включающий обработку растений раствором биологически активного вещества, где через 5 недель культивирования в стандартных условиях на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603091
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8dfb

Комбинированный способ обработки сплавов ванадия

Изобретение относится к обработке ванадиевых сплавов, легированных элементами IVB группы, содержащих элементы замещения Cr, W и элементы внедрения С, О, N в количестве не менее 0,04 мас.%. Способ включает гомогенизирующий отжиг заготовки сплава, многократную термомеханическую обработку,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605015
Дата охранного документа: 20.12.2016
13.01.2017
№217.015.9134

Способ получения культуры изолированных корней silene linicola к1601 - продуцента экдистероидов

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в фармацевтической и пищевой промышленности. Способ предусматривает бактериальную трансформацию экспланта корня ювенильного растения Silene linicola агробактериальным штаммом R-1601 A. Rhizogenes. Трансформированные корни от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605912
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.94a4

Способ получения покрытия с высокой воспроизводимостью оптических свойств

Изобретение относится к технологии пленкообразующих растворов (ПОР) и касается способа получения, позволяющего формировать на их основе тонкопленочные покрытия, состоящие из диоксида титана, немодифицированного и модифицированного оксидами кремния и/или d-металла (Ni, Co, Mn, Fe) с высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608412
Дата охранного документа: 18.01.2017
25.08.2017
№217.015.97a3

Способ определения продуктов химического гидролиза дезоксирибонуклеиновой кислоты

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения продуктов химического гидролиза дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Способ определения продуктов химического гидролиза дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) включает хроматографическое определение продуктов гидролиза....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609431
Дата охранного документа: 01.02.2017
25.08.2017
№217.015.981e

Способ определения концентрации донорного фона в структурах cdxhg1-xte

Способ определения концентрации донорного фона в CdHgTe принадлежит к характеризации материалов и структур оптоэлектроники, точнее к твердым растворам CdHgTe – основному материалу для изготовления фотодиодов инфракрасного диапазона спектра. Технический результат – создание метода определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609222
Дата охранного документа: 31.01.2017
25.08.2017
№217.015.9ad9

Способ определения аскорбиновой кислоты и дофамина в воде при совместном присутствии с использованием модифицированных электродов

Изобретение относится к области электрохимического анализа и предназначено для проведения качественного и количественного определения аскорбиновой кислоты и дофамина вольтамперометрическим методом в широком спектре объектов (пищевые продукты, фармацевтические препараты, объекты окружающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610220
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9b62

Способ выделения гликолевой кислоты из смеси продуктов диспропорционирования глиоксаля

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу выделения гликолевой кислоты, которая широко применяется в косметологии, нефтегазовой, кожевенной отраслях промышленности, а также используется в синтезе биоразлагаемых полимеров и сополимеров, например, является исходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610257
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9bbd

Способ получения 4(5)-нитроимидазола

Изобретение относится к области органической химии, а именно к способу получения 4(5)-нитроимидазола, заключающемуся в нитровании имидазола натрием азотнокислым в присутствии серной кислоты при нагревании, с последующим охлаждением, нейтрализацией реакционной смеси, выделением целевого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610267
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9bf4

Импульсный лавинный s-диод

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к импульсным лавинным полупроводниковым диодам, полученным легированием GaAs хромом или железом, и предназначено для использования в системах силовой импульсной электроники. Техническим результатом являются устранение влияния инжекции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609916
Дата охранного документа: 07.02.2017
Showing 1-4 of 4 items.
20.11.2015
№216.013.918d

Лазерное вещество

Изобретение относится к лазерным веществам на основе органических красителей и может найти применение в лазерной технике при изготовлении твердотельных активных элементов. Предложено лазерное вещество, содержащее (мас.%):...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568877
Дата охранного документа: 20.11.2015
07.09.2018
№218.016.8385

Тонкопленочный фотовозбуждаемый органический лазер на основе полиметилметакрилата

Изобретение относится к лазерной технике. Тонкопленочный фотовозбуждаемый органический лазер на основе полиметилметакриалата содержит оптический источник накачки, органическую лазерно-активную среду из полиметилметакрилата и органического люминофора, растворенного в нем и нанесенного на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666181
Дата охранного документа: 06.09.2018
16.08.2019
№219.017.c062

Фотовозбуждаемый лазерный интегрально-оптический сенсор

Изобретение относится к области измерительной техники и касается фотовозбуждаемого лазерного интегрально-оптического сенсора. Сенсор состоит из источника возбуждения, прозрачной подложки, тонкопленочной лазерно-активной среды, чувствительного слоя, оптических элементов вывода излучения. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697435
Дата охранного документа: 14.08.2019
16.08.2019
№219.017.c0c1

Устройство оптической накачки твердотельного лазерно-активного элемента для усиления оптического излучения

Изобретение относится к лазерной технике. Устройство оптической накачки твердотельного лазерно-активного элемента для усиления оптического излучения осуществляет введение энергии накачки в лазерно-активную среду с боковых сторон активного элемента. Последовательное поперечно-продольное введение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697434
Дата охранного документа: 14.08.2019
+ добавить свой РИД