RU2398324C1 - Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers - Google Patents
Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2398324C1 RU2398324C1 RU2008146614/28A RU2008146614A RU2398324C1 RU 2398324 C1 RU2398324 C1 RU 2398324C1 RU 2008146614/28 A RU2008146614/28 A RU 2008146614/28A RU 2008146614 A RU2008146614 A RU 2008146614A RU 2398324 C1 RU2398324 C1 RU 2398324C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active material
- boron trichloride
- amplifiers
- optical quantum
- phosphorus
- Prior art date
Links
- 239000011149 active material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 7
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- UNRFYBURPJNPMH-UHFFFAOYSA-K neodymium(3+);2,2,2-trifluoroacetate Chemical compound [Nd+3].[O-]C(=O)C(F)(F)F.[O-]C(=O)C(F)(F)F.[O-]C(=O)C(F)(F)F UNRFYBURPJNPMH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- -1 neodymium ions Chemical class 0.000 description 2
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N uranium-235 Chemical compound [235U] JFALSRSLKYAFGM-OIOBTWANSA-N 0.000 description 2
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- ZTNXXKBKLXTFPH-UHFFFAOYSA-L dioxouranium(2+) diperchlorate Chemical compound O=[U++]=O.[O-][Cl](=O)(=O)=O.[O-][Cl](=O)(=O)=O ZTNXXKBKLXTFPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области создания новых жидких лазерных материалов, пригодных для использования в оптических квантовых генераторах (ОКГ) и оптических квантовых усилителях (ОКУ) как с традиционной оптической накачкой, так и с накачкой продуктами ядерных реакций.The invention relates to the field of creating new liquid laser materials suitable for use in optical quantum generators (OCGs) and optical quantum amplifiers (OCUs) both with conventional optical pumping and with pumping products of nuclear reactions.
Известен активный материал, активированный редкоземельными элементами для оптических квантовых генераторов и оптических квантовых усилителей (А.С. СССР № 330505, приоритет от 23.11.1966, МПК H01S 3/14. Белан В.Р., Жаботинский М.Е., Золин В.Ф. и др. Активный материал, активированный редкоземельными элементами, для оптических квантовых генераторов и оптических квантовых усилителей. Опубл. Бюл. №8, 1972). В известном техническом решении активный материал состоит из следующих ингредиентов, вес %:Known active material activated by rare-earth elements for optical quantum generators and optical quantum amplifiers (AS USSR No. 330505, priority dated 11/23/1966, IPC H01S 3/14. Belan VR, Zhabotinsky ME, Zolin V .F. Et al. Active material activated by rare-earth elements for optical quantum generators and optical quantum amplifiers. Publ. Bul. No. 8, 1972). In a known technical solution, the active material consists of the following ingredients, weight%:
Недостатком данного активного материала является то, что он не может быть использован для накачки продуктами ядерных реакций, так как не содержит в своем составе делящихся нейронами элементов.The disadvantage of this active material is that it cannot be used for pumping nuclear reaction products, since it does not contain elements dividing by neurons.
Наиболее близким техническим решением к заявленному активному материалу является активный материал POCl3-SnCl4-Nd3+-UO2 (Патент РФ № 2075143 от 20.06.1994, МПК H01S 3/20. Дьяченко П.П., Серегина Е.А., Тихонов Г.В. Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей). Активный материал состоит из следующих ингредиентов, вес.%:The closest technical solution to the claimed active material is the active material POCl 3 -SnCl 4 -Nd 3+ -UO 2 (RF Patent No. 2075143 dated 06/20/1994, IPC H01S 3/20. Dyachenko PP, Seregina EA , Tikhonov GV Active material for liquid lasers and amplifiers). The active material consists of the following ingredients, wt.%:
Недостатками известного активного материала являются:The disadvantages of the known active material are:
- относительно широкая линия люминесценции лазерного перехода 10-20 нм, что приводит к уменьшению сечения вынужденного излучения и к повышению порога генерации жидких ОКГ по сравнению с ОКГ на кристаллах.- a relatively wide luminescence line of the laser transition of 10–20 nm, which leads to a decrease in the stimulated emission cross section and to an increase in the threshold for the generation of liquid laser in comparison with laser in crystals.
- активный материал для ядерной накачки должен готовится по специальной технологии, так как содержит в своем составе делящийся материал уран-235.- the active material for nuclear pumping should be prepared using a special technology, since it contains fissile material uranium-235.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно,The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely,
- получение активного материала с относительно узкой линией люминесценции лазерного перехода, что приводит к увеличению сечения вынужденного излучения и к понижению порога генерации жидких ОКГ;- obtaining an active material with a relatively narrow luminescence line of the laser transition, which leads to an increase in the stimulated emission cross section and to a decrease in the generation threshold of liquid laser;
- исключение специальных работ с ураном-235.- the exception of special operations with uranium-235.
Для исключения указанных недостатков в активном материале для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей на основе оксотрихлорида фосфора предлагается в состав активного материала вместо тетрахлорида олова и перхлората уранила ввести трихлорид бора BCl3 и трифторацетат неодима Nd(CF3CO2)3.To eliminate these drawbacks in the active material for liquid lasers and amplifiers based on phosphorus oksotrihlorida serves in the active material in place of the tin tetrachloride and perchlorate uranyl introduce boron trichloride BCl 3 and trifluoroacetate neodymium Nd (CF 3 CO 2) 3.
В частных случаях приготовления активного материала предлагается:In special cases, the preparation of the active material is proposed:
- во-первых, в активном материале обеспечить следующее соотношение ингредиентов, вес.%:- firstly, in the active material to provide the following ratio of ingredients, wt.%:
во-вторых, трихлорид бора может содержать изотоп 10B в количестве 20-95 вес.% от общего содержания изотопов бора.secondly, boron trichloride may contain an isotope 10 B in an amount of 20-95 wt.% of the total content of boron isotopes.
Технический результат состоит в повышении выходной мощности лазерного излучения и в снижении себестоимости производимой продукции.The technical result consists in increasing the output power of laser radiation and in reducing the cost of production.
В активном материале трихлорид бора способствует растворению трифторацетата неодима в оксотрихлориде фосфора и вместе с ним образует матрицу, в которую встроены активные ионы неодима. Данная матрица создает благоприятное окружение для люминесцирующих ионов неодима, обеспечивая малую безызлучательную диссипацию энергии возбуждения этих ионов и слабое концентрационное тушение люминесценции.In the active material, boron trichloride promotes the dissolution of neodymium trifluoroacetate in phosphorus oxotrichloride and together with it forms a matrix into which active neodymium ions are embedded. This matrix creates a favorable environment for luminescent neodymium ions, providing a small nonradiative dissipation of the excitation energy of these ions and weak concentration quenching of luminescence.
Пример конкретного выполнения активного материалаAn example of a specific implementation of the active material
Синтезирован активный материал POCl3-BCl3-Nd3+, содержащий в своем составе естественную смесь изотопов бора, при следующем количественном соотношении ингредиентов, в вес.%:The active material POCl 3 -BCl 3 -Nd 3+ was synthesized, containing in its composition a natural mixture of boron isotopes, in the following quantitative ratio of ingredients, in wt.%:
Из активного материал приготовлено 10 образцов, изучены его спектрально-люминесцентные характеристики как при оптическом возбуждении, так и в условиях возбуждения нейтронами на импульсном двухзонном реакторе БАРС-6 в ГНЦ РФ-ФЭИ.10 samples were prepared from the active material, its spectral and luminescent characteristics were studied both under optical excitation and under neutron excitation conditions in a BARS-6 pulsed two-zone reactor at the SSC RF-IPPE.
Синтезированный активный материал имеет следующие характеристики:The synthesized active material has the following characteristics:
Данный активный материал имеет в 2,5-3,0 раза меньшую ширину полосы люминесценции иона Nd3+, соответствующую лазерному переходу 4F3/2→4I11/2 Δλ=5,2±0,2 нм, и, следовательно, большее сечение вынужденного излучения данного лазерного перехода σe=1,5·10-19 см2, чем в других лазерных жидкостях. Увеличение сечения вынужденного излучения ведет к увеличению коэффициента усиления и значительному увеличению эффективности накачки Nd3+. Кроме того, естественный трихлорид бора содержит 20% изотопа 10B, концентрацию которого можно довести до 95% при использовании трихлорида бора, обогащенного по изотопу 10B. Благодаря большому сечению ядерной реакции 10B(n, α)7Li, при облучении нейтронами активного материала на ядерном реакторе появится возможность прямого преобразования энергии этой ядерной реакции в энергию лазерного излучения.This active material has a 2.5-3.0 times smaller luminescence bandwidth of the Nd 3+ ion, corresponding to the laser transition 4 F 3/2 → 4 I 11/2 Δλ = 5.2 ± 0.2 nm, and therefore , a larger cross section for the stimulated emission of a given laser transition is σ e = 1.5 · 10 -19 cm 2 than in other laser fluids. An increase in the stimulated emission cross section leads to an increase in the gain and a significant increase in the pump efficiency of Nd 3+ . In addition, natural boron trichloride contains 20% of the 10 B isotope, the concentration of which can be increased to 95% when using boron trichloride enriched in the 10 B isotope. Due to the large cross section of the nuclear reaction 10 B (n, α) 7 Li, when neutron material in a nuclear reactor will be able to directly convert the energy of this nuclear reaction into laser radiation energy.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146614/28A RU2398324C1 (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146614/28A RU2398324C1 (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008146614A RU2008146614A (en) | 2010-06-10 |
| RU2398324C1 true RU2398324C1 (en) | 2010-08-27 |
Family
ID=42681047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008146614/28A RU2398324C1 (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2398324C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785221C1 (en) * | 2021-12-29 | 2022-12-05 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Active medium of a high-energy diode-pumped liquid transport laser |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU330505A1 (en) * | Институт радиотехники , электроники СССР | ACTIVE MATERIAL, ACTIVATED ORGANIZER1 | ||
| GB1308108A (en) * | 1970-03-30 | 1973-02-21 | Eastman Kodak Co | Laser composition |
| RU2075143C1 (en) * | 1994-06-20 | 1997-03-10 | Физико-энергетический институт | Active material for fluid lasers and accelerators |
| RU2311710C1 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-27 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Active material for liquid laser |
-
2008
- 2008-11-27 RU RU2008146614/28A patent/RU2398324C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU330505A1 (en) * | Институт радиотехники , электроники СССР | ACTIVE MATERIAL, ACTIVATED ORGANIZER1 | ||
| GB1308108A (en) * | 1970-03-30 | 1973-02-21 | Eastman Kodak Co | Laser composition |
| RU2075143C1 (en) * | 1994-06-20 | 1997-03-10 | Физико-энергетический институт | Active material for fluid lasers and accelerators |
| RU2311710C1 (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-27 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Active material for liquid laser |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785221C1 (en) * | 2021-12-29 | 2022-12-05 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Active medium of a high-energy diode-pumped liquid transport laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008146614A (en) | 2010-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Defect cluster centers in MgO | |
| Vergeer et al. | Quantum cutting by cooperative energy transfer in Yb x Y 1− x PO 4: Tb 3+ | |
| Rosenblatt et al. | Luminescence of F and F+ centers in magnesium oxide | |
| Merz et al. | Charge conversion of irradiated rare-earth ions in calcium fluoride. I | |
| Sousa Filho et al. | From lighting to photoprotection: fundamentals and applications of rare earth materials | |
| Rodnyi | Progress in fast scintillators | |
| Ivanova et al. | Upconversion luminescence dynamics of Er-doped fluoride crystals for optical converters | |
| Kuleshov et al. | Spectroscopy, excited-state absorption and stimulated emission in Pr3+-doped Gd2SiO5 and Y2SiO5 crystals | |
| Sugak et al. | Influence of color centers on optical and lasing properties of the gadolinium gallium garnet single crystals doped with Nd3+ ions | |
| Qiu et al. | Blue up-conversion luminescence and energy transfer process in Nd 3+-Yb 3+-Tm 3+ co-doped ZrF 4-based glasses | |
| RU2398324C1 (en) | Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers | |
| Reisfeld et al. | Intensities of electronic transitions and quantum efficiencies of the green luminescence of Er3+ in tellurite glasses | |
| Tkachuk et al. | Up-conversion and population of excited erbium levels in LiY1− x ErxF4 (x= 0.003–1) crystals under CW InGaAs laser-diode pumping | |
| Gonzalez et al. | Properties of the 800-nm luminescence band in neutron-irradiated magnesium oxide crystals | |
| Pérez-Cruz et al. | Synthesis, optical and thermoluminescence properties of thulium-doped KMgF3 fluoroperovskite | |
| RU2584184C1 (en) | Space-based photovoltaic module design | |
| Baccaro et al. | Optical characterization under irradiation of Ce/sup 3+/(Tb/sup 3+/)-doped phosphate scintillating glasses | |
| Shalav et al. | The application of up-converting phosphors for increased solar cell conversion efficiencies | |
| RU2075143C1 (en) | Active material for fluid lasers and accelerators | |
| Lisitsyna et al. | Influence of polyvalent metal ions on formation processes of radiation defects in LiF crystals | |
| Almugren et al. | Thermoluminescence properties of lithium barium borate glass doped with Vanadium, Samarium and Dysprosium for dosimetry | |
| Grishin et al. | Up-conversion Luminescence in Er3+-and Yb3+-doped Fluorozirconate Glasses | |
| Hai-Gui et al. | Ultraviolet and visible upconversion dynamics in Er3+: YAlO3 under 2H11/2 excitation | |
| Baxendale et al. | Yield of excited singlet and triplet states in the pulse radiolysis of toluene | |
| Lisitsyna et al. | Features of F2 Сenters Accumulation in Oxygen-containing LiF Crystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160315 |