RU2398324C1 - Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей - Google Patents
Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей 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
Активный материал содержит оксотрихлорид фосфора (РОСl3), трихлорид бора (ВСl3) и трифторацетат неодима Nd(CF3CO2)3. Ингредиенты могут быть включены при следующем количественном соотношении, в вес.%: оксотрихлорид фосфора - 85-98, трихлорид бора - 1-10, трифторацетат неодима - 0,2-5,0. Трихлорид бора может содержать изотоп 10В в количестве 20-95 вес.% от общего содержания изотопов бора. Технический результат заключается в повышении выходной мощности лазерного излучения. 2 з.п. ф-лы.
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.
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 %:
| хлорокись фосфора | 15-90 |
| галогениды металлов | 1-60 |
| редкоземельный элемент | 0,1-25 |
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.
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.%:
| оксотрихлорид фосфора (POCl3) | 60-98 |
| тетрахлорид олова (SnCl4) | 1-20, |
| неодим | 0,2-20 |
| перхлорат уранила UO2(ClO4)2 | 0,1-10 |
Недостатками известного активного материала являются:
- 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.
- активный материал для ядерной накачки должен готовится по специальной технологии, так как содержит в своем составе делящийся материал уран-235.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно,
- получение активного материала с относительно узкой линией люминесценции лазерного перехода, что приводит к увеличению сечения вынужденного излучения и к понижению порога генерации жидких ОКГ;
- исключение специальных работ с ураном-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.
В частных случаях приготовления активного материала предлагается:
- во-первых, в активном материале обеспечить следующее соотношение ингредиентов, вес.%:
| оксотрихлорид фосфора, POCl3 | 85-98 |
| трихлорид бора, BCl3 | 1-10 |
| трифторацетата неодима, Nd(CF3CO2)3 | 0,2-5 |
во-вторых, трихлорид бора может содержать изотоп 10B в количестве 20-95 вес.% от общего содержания изотопов бора.
Технический результат состоит в повышении выходной мощности лазерного излучения и в снижении себестоимости производимой продукции.
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.
Пример конкретного выполнения активного материала
Синтезирован активный материал POCl3-BCl3-Nd3+, содержащий в своем составе естественную смесь изотопов бора, при следующем количественном соотношении ингредиентов, в вес.%:
| оксотрихлорид фосфора, POCl3 | 90 |
| трихлорид бора, BCl3 | 8 |
| трифторацетат неодима, Nd(CF3COO)3 | 2 |
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.
Синтезированный активный материал имеет следующие характеристики:
| время затухания люминесценции Nd3+, мкс | 200 |
| ширина полосы люминесценции Nd3+ | |
| по лазерному переходу 4F3/2→4I11/2, нм | 5,2±0,1 |
| сечение вынужденного излучения лазерного | |
| перехода 4F3/2→4I11/2, см2 | 1,5·10-19 |
| линейный коэффициент поглощения на длине волны | |
| лазерного перехода 1053 нм, см-1 | 3·10-3 |
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.
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.
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
3. Активный материал по п.2, отличающийся тем, что трихлорид бора содержит изотоп 10В в количестве 20-95 вес.% от общего содержания изотопов бора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146614/28A RU2398324C1 (ru) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008146614/28A RU2398324C1 (ru) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008146614A RU2008146614A (ru) | 2010-06-10 |
| RU2398324C1 true RU2398324C1 (ru) | 2010-08-27 |
Family
ID=42681047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008146614/28A RU2398324C1 (ru) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2398324C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785221C1 (ru) * | 2021-12-29 | 2022-12-05 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Активная среда высокоэнергетичного прокачного жидкостного лазера с диодной накачкой |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU330505A1 (ru) * | Институт радиотехники , электроники СССР | Активный материал, активированныйредкозел1 | ||
| GB1308108A (en) * | 1970-03-30 | 1973-02-21 | Eastman Kodak Co | Laser composition |
| RU2075143C1 (ru) * | 1994-06-20 | 1997-03-10 | Физико-энергетический институт | Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей |
| RU2311710C1 (ru) * | 2006-05-18 | 2007-11-27 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Активный материал для жидкостного лазера |
-
2008
- 2008-11-27 RU RU2008146614/28A patent/RU2398324C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU330505A1 (ru) * | Институт радиотехники , электроники СССР | Активный материал, активированныйредкозел1 | ||
| GB1308108A (en) * | 1970-03-30 | 1973-02-21 | Eastman Kodak Co | Laser composition |
| RU2075143C1 (ru) * | 1994-06-20 | 1997-03-10 | Физико-энергетический институт | Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей |
| RU2311710C1 (ru) * | 2006-05-18 | 2007-11-27 | Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Активный материал для жидкостного лазера |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2785221C1 (ru) * | 2021-12-29 | 2022-12-05 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Активная среда высокоэнергетичного прокачного жидкостного лазера с диодной накачкой |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008146614A (ru) | 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 (ru) | Активный материал для жидкостных оптических квантовых генераторов и усилителей | |
| 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 (ru) | Конструкция фотоэлектрического модуля космического базирования | |
| 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 (ru) | Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей | |
| 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 |