西伯利亚科学家使光放大器更加高效和可靠

​西伯利亚科学家使光放大器更加高效和可靠

科技

15:57 2020年12月14日

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俄罗斯科学院西伯利亚分院祖耶夫大气光学研究所（IAO SB RAS）和托木斯克理工大学（TPU）的科学家们研制出一种全新设计的高频光纤信号放大器。该发明使得可以在受到势垒电容放电激发时，增强具有创记录脉冲频率的激光监视器中图像的亮度。研究结果发表在《Optics Communications》杂志上。

© 照片 : ROSCOSMOS

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亮度放大器用于增加光学系统中的光通量，例如激光器、投影仪、激光监视器等。在实践中，基于金属蒸气脉冲激光器的放大器被广泛使用。它们相对有效，并以高脉冲频率运行，从而提供了相当不错的时间分辨率。在此类光纤信号放大器中，光穿过气体放电管，其中的金属蒸汽通过位于管内电极之间的放电而被激发。

IAO SB RAS的科学家开发出一种放大器的替代设计，其中蒸汽被纵向电容放电激发。研究人员指出，在这种装置中，电极位于气体放电管的外部，这给设计带来了明显的优势。

量子电子学实验室高级研究员马克西姆·特里古波介绍说：

“为了激发活性介质，而不是传统的放电，我们使用了势垒电容放电。这意味着在我们的设备中，电极材料不会与亮度放大器的化学侵蚀性环境接触。我们设计的主要优势是制造简单、设备使用寿命长。通过优化操作模式，我们成功地实现了增加图像亮度的创纪录的脉冲频率24 kHz ，之前达到的值为17 kHz，而这并不是极限。”

© CC0

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作为放大器的有源介质，科学家使用了溴化铜，溴化铜被放电激发，脉冲频率高达24 kHz。研究人员通过实验确定了设备最有效运行所需的溴化铜蒸气浓度值：事实证明，最佳增益不是在最大发电功率下实现的，而是在浓度降低约三分之一时实现的。

该放大器成功地用于合置式和分置式激光监视器方案中生成生动的图像，以及放大“主振荡器-功率放大器”电路中的辐射功率。对于激光监视器中的图像，对比度可达到90％以上。

IAO SB RAS和TPU的科学家们在根纳季·叶夫图申科教授的指导下合作多年，研究金属蒸汽活性介质的特性，以及利用其解决光学、激光物理学、加工和获取材料等方面的问题。计划进行进一步研究，提高已开发的亮度放大器的效率，并将其应用于创建各种光谱范围的激光监视器。这项研究得到了俄罗斯科学基金会的支持，项目编号19-79-10096