[go: up one dir, main page]

RU2398324C1 - Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers - Google Patents

Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers Download PDF

Info

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
Application number
RU2008146614/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008146614A (en
Inventor
Петр Петрович Дьяченко (RU)
Петр Петрович Дьяченко
Елена Андреевна Серегина (RU)
Елена Андреевна Серегина
Геннадий Викторович Тихонов (RU)
Геннадий Викторович Тихонов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского"
Priority to RU2008146614/28A priority Critical patent/RU2398324C1/en
Publication of RU2008146614A publication Critical patent/RU2008146614A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398324C1 publication Critical patent/RU2398324C1/en

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: active material contains phosphorus oxotrichloride (POCl3), boron trichloride and neodymium trifluoroacetate Nd(CF3CO2)3. The ingredients can be taken in the following quantitative ratio in wt %: phosphorus oxotrichloride 85-98, boron trichloride 1-10, neodymium trifluoroacetate 0.2-5.0. Boron trichloride may contain the 10B isotope in amount of 20-95% of the total weight of boron isotopes.
EFFECT: high output power of laser radiation.
3 cl

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%:

хлорокись фосфораphosphorus oxychloride 15-9015-90 галогениды металловmetal halides 1-601-60 редкоземельный элементrare earth element 0,1-250.1-25

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.%:

оксотрихлорид фосфора (POCl3)phosphorus oxotrichloride (POCl 3 ) 60-9860-98 тетрахлорид олова (SnCl4)tin tetrachloride (SnCl 4 ) 1-20,1-20, неодимneodymium 0,2-200.2-20 перхлорат уранила UO2(ClO4)2 uranyl perchlorate UO 2 (ClO 4 ) 2 0,1-100,1-10

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.%:

оксотрихлорид фосфора, POCl3 phosphorus oxotrichloride, POCl 3 85-9885-98 трихлорид бора, BCl3 boron trichloride, BCl 3 1-101-10 трифторацетата неодима, Nd(CF3CO2)3 neodymium trifluoroacetate, Nd (CF 3 CO 2 ) 3 0,2-50.2-5

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.%:

оксотрихлорид фосфора, POCl3 phosphorus oxotrichloride, POCl 3 9090 трихлорид бора, BCl3 boron trichloride, BCl 3 88 трифторацетат неодима, Nd(CF3COO)3 neodymium trifluoroacetate, Nd (CF 3 COO) 3 22

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:

время затухания люминесценции Nd3+, мксluminescence decay time Nd 3+ , μs 200200 ширина полосы люминесценции Nd3+ luminescence bandwidth Nd 3+ по лазерному переходу 4F3/24I11/2, нмby the laser transition 4 F 3/24 I 11/2 , nm 5,2±0,15.2 ± 0.1 сечение вынужденного излучения лазерногоlaser stimulated emission cross section перехода 4F3/24I11/2, см2 transition 4 F 3/24 I 11/2 , cm 2 1,5·10-19 1.5 · 10 -19 линейный коэффициент поглощения на длине волныlinear absorption coefficient at a wavelength лазерного перехода 1053 нм, см-1 laser transition 1053 nm, cm -1 3·10-3 3 · 10 -3

Данный активный материал имеет в 2,5-3,0 раза меньшую ширину полосы люминесценции иона Nd3+, соответствующую лазерному переходу 4F3/24I11/2 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 3/24 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)

1. Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей на основе оксотрихлорида фосфора, отличающийся тем, что в состав входят трихлорид бора и трифторацетата неодима Nd(CF3CO2)3.1. Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers based on phosphorus oxytrichloride, characterized in that the composition includes boron trichloride and neodymium trifluoroacetate Nd (CF 3 CO 2 ) 3 . 2. Активный материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит, вес.%:
оксотрихлорид фосфора (РОСl3) 85-98 трихлорид бора (ВСl3) 1-10 трифторацетата неодима Nd(CF3COO)3 0,2-5,0
2. The active material according to claim 1, characterized in that it contains, wt.%:
phosphorus oxotrichloride (POCl 3 ) 85-98 boron trichloride (BCl 3 ) 1-10 neodymium trifluoroacetate Nd (CF 3 COO) 3 0.2-5.0
3. Активный материал по п.2, отличающийся тем, что трихлорид бора содержит изотоп 10В в количестве 20-95 вес.% от общего содержания изотопов бора. 3. The active material according to claim 2, characterized in that the boron trichloride contains a 10 V isotope in an amount of 20-95 wt.% Of the total content of boron isotopes.
RU2008146614/28A 2008-11-27 2008-11-27 Active material for liquid optical quantum generators and amplifiers RU2398324C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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