что такое освещение накачки

освещение накачки

3.10 освещение накачки: Время освещения поверхности элементов ФЭС, необходимое для возбуждения фотолюминесцентного свечения.

Смотреть что такое «освещение накачки» в других словарях:

ГОСТ Р 12.2.143-2009: Система стандартов безопасности труда. Системы фотолюминесцентные эвакуационные. Требования и методы контроля — Терминология ГОСТ Р 12.2.143 2009: Система стандартов безопасности труда. Системы фотолюминесцентные эвакуационные. Требования и методы контроля оригинал документа: 3.1 аварийный выход: Дверь, люк или иной выход, которые ведут на путь эвакуации,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕР — лазер на основе полупроводникового кристалла. В отличие от лазеров др. типов, в П. л. используются излучательные квант. переходы между разрешёнными энергетич. зонами, а не дискр. уровнями энергии (см. ПОЛУПРОВОДНИКИ). В полупроводниковой активной … Физическая энциклопедия

ЛАЗЕР — (оптический квантовый генератор), устройство, генерирующее когерентные эл. магн. волны за счёт вынужденного испускания или вынужденного рассеяния света активной средой, находящейся в оптич. резонаторе. Слово «Л.» аббревиатура слов англ. выражения … Физическая энциклопедия

ЛАЗЕР — квантовый генератор, источник мощного оптического излучения (laser аббревиатура выражения light amplification by stimulated emission of radiation усиление света вынужденным излучением). Принцип действия лазера тот же, что и у ранее созданного… … Энциклопедия Кольера

Туннельная эмиссия — (автоэлектронная, холодная, электростатическая, полевая) испускание электронов твёрдыми и жидкими проводниками под действием внешнего электрического поля Е высокой напряжённости (Е Туннельная эмиссия 107 в/см). Т. э. была обнаружена в… … Большая советская энциклопедия

Франция — (France) Французская Республика (République Française). I. Общие сведения Ф. государство в Западной Европе. На С. территория Ф. омывается Северным морем, проливами Па де Кале и Ла Манш, на З. Бискайским заливом… … Большая советская энциклопедия

Безэлектродная лампа — Устройство лампы. Безэлектродная лампа осветительный прибор, принцип действия которого основан на газовом разряде в высокочастотном электромагнитном поле. Отсутствие нитей накаливания или … Википедия

Ипотечный кризис в США (2007) — Ипотечный кризис в США (англ. subprime mortgage crisis) финансово экономический кризис, характерными проявлениями которого стали увеличение количества невыплат по ипотечным кредитам с высоким уровнем риска, учащение случаев отчуждения… … Википедия

Источник

Что такое освещение накачки

В случае оптической накачки свет от мощной некогерентной лампы с помощью соответствующей оптической системы передается активной среде. На рис. 3.1 представлены три наиболее употребительные схемы накачки. Во всех трех случаях активная среда имеет вид цилиндрического стержня, как это обычно встречается на практике. Его диаметр может быть от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, а длина — от нескольких сантиметров до нескольких десятков сантиметров. Лазер, очевидно, может работать в импульсном или в непрерывном режиме, в зависимости от того, является ли лампа накачки импульсной (лампа-вспышка) или непрерывной.

Рис. 3.1, Наиболее широко используемые системы оптической накачки.

Изображенная на рис. 3.1, а лампа имеет форму спирали; при этом свет попадает в активную среду либо непосредственно, либо после отражения от зеркальной цилиндрической поверхности (указанной на рисунке цифрой 1). Такая конфигурация использовалась при создании первого рубинового лазера и до сих пор иногда применяется для импульсных лазеров. На рис. 3.2, б лампа имеет форму цилиндра (линейная лампа), радиус и длина которого приблизительно те же, что и у активного стержня. Лампа размещается вдоль одной из фокальных осей зеркально отражающего эллиптического цилиндра (отмеченного на рис. 3.1, б цифрой 1), а лазерный стержень располагаются вдоль другой фокальной оси Хорошо известное свойство эллипса состоит в том, что луч выходящий из первого фокуса проходит после отражения от эллиптической поверхности через второй фокус Это означает, что большая часть света, излучаемого лампой, благодаря отражению от эллиптического цилиндра попадает в лазерный стержень. На рис. 3.1, в изображен пример так называемой конфигурации с плотной упаковкой. Лазерный стержень и линейная лампа располагаются как

можно ближе друг к другу и плотно окружаются цилиндрическим отражателем (указан на рис. цифрой 1). Эффективность конфигурации с плотной упаковкой обычно ненамного ниже, чем в случае эллиптического цилиндра. Заметим, что часто вместо зеркально отражающих рефлекторов в схемах на рис. 3.1, а и в применяют цилиндры, изготовленные из диффузно отражающих материалов (таких, как спрессованные порошки или или белая керамика). Заметим также, что применяются и сложные типы осветителей, в конструкции которых использованы более чем один эллиптический цилиндр или несколько ламп в конфигурации с плотной упаковкой. На рис. 3.2 представлены два возможных примера такой конфигурации. Осветители с несколькими лампами дают более низкий КПД, чем соответствующие конфигурации с одной лампой, показанные на рис. 3.1, б и в. Тем не менее их нередко применяют в системах высокой мощности (или высокой энергии). В импульсных лазерах используют ксеноновые или криптоновые импульсные лампы при давлениях или от среднего до высокого значений (450—1500 мм рт. ст.). Световой импульс в этом случае создается разрядом через лампу электрической энергии, запасенной в батарее конденсаторов (заряженной соответствующим источником питания; рис. 3.3.). В электрическом контуре для уменьшения времени нарастания тока часто используется последовательно включенная катушка индуктивности. Разряд может возбуждаться при ионизации газа, заполняющего лампу, путем подачи высоковольтного импульса поджига на вспомогательный электрод вокруг лампы (параллельный поджиг; см. рис. 3.3,а). В другом способе предварительная ионизация может быть создана с помощью высоковольтного импульса, приложенного непосредственно к двум основным электродам лампы (последовательный поджиг; см. рис. 3.3, б). Как только газ в лампе ионизован, происходит интенсивная вспышка света, длительность которой определяется емкостью и индуктивностью контура, а также импедансом лампы (обычно длительность вспышки варьируется от нескольких микросекунд до нескольких миллисекунд).

Рис. 3.2. Схемы накачки с двумя лампами. а — двухэллипсная конфигурация; б — конфигурация с плотной упаковкой.

В непрерывных лазерах наиболее часто применяют криптоновые лампы высокого давления (1—8 атм) или вольфрам-иодные лампы. Питание постоянным током осуществляется от источника через подходящее балластное сопротивление (рис. 3.4).

Рис. 3.3. Электрическое возбуждение импульсной лампы с использованием внешней системы поджига (а) и системы с последовательным включением поджига (б).

В этом случае для создания необходимой начальной степени ионизации к схеме должен быть подведен электрический импульс поджига, как правило, от последовательно включенного поджигающего устройства.

Рис. 3.4. Электрическое возбуждение непрерывной лампы.

Для того чтобы лучше почувствовать условия, которые имеют место на практике, приведем на рис. 3.5, а два спектра излучения ксеноновой импульсной лампы накачки, работающей при типичных плотностях тока, а на рис. 3.5, б представим спектры поглощения ионов в кристалле и ионов в кристалле (александрите). В обоих случаях это примесь, присутствующая в кристаллической матрице как трехвалентный ион, который поглощает падающий свет и который играт роль активного элемента. Для сравнения приведем на рис. 3.6 спектр излучения

непрерывной криптоновой лампы с плотностью тока (типичная рабочая плотность тока криптоновой лампы несколько выше, а именно .

Рис. 3.5. (см. скан) а — спектр испускания ксеионовой импульсной лампы при давлении 500 мм рт. ст.; б — сечеиие поглощения иона кристалле (сплошные кривые) и иоиа в александрите (штриховые кривые). На рис. 3.5, б левая шкала относится к кристаллу Nd:YAG и правая — к александриту. В случае александрита выбрано среднее из трех измеренных значений для поляризаций вдоль главных оптических осей а, Ь и с.

Заметим, что в непрерывной лампе, в которой плотность тока существенно ниже, излучение сконцентрировано в линиях криптона, сильно уширенных вследствие высокого давления газа. В импульсной лампе плотность тока значительно выше, поэтому в ее спектр

входит еще и широкая непрерывная компонента, обусловленная рекомбинационным излучением (рекомбинация ионов и электронов), а также тормозным излучением электронов, которые рассеиваются ионами при столкновениях. Таким образом, считается, что непрерывная составляющая пропорциональна произведению в то время как интенсивность линий излучения пропорциональна где плотности соответственно электронов и ионов в разряде.

Рис. 3.6. Спектр испускания непрерывной дуговой криптоновой лампы (внутренний диаметр 6 мм, длина дуги 50 мм, давление газа 4 атм, входная мощность

Поскольку в нейтральном разряде то в первом приближении непрерывная компонента спектра пропорциональна в то время как линейчатый спектр пропорционален Из сравнения рис. 3.5, б с рис. 3.5, а и 3.6 следует, что относительно широкие спектры ионов как так и позволяют достаточно полно использовать свет, испускаемый импульсной лампой, а также, как в случае кристалла и свет от непрерывной лампы. Заметим, что спектр поглощения редкоземельного элемента вроде меняется незначительно от матрицы к матрице, поскольку при таком поглощении происходят электронные переходы между внутренними оболочками атома. Поэтому спектр кристалла можно рассматривать как типичный пример спектров других материалов, легированных неодимом, например широко используемое стекло с неодимом (ионы в стеклянной матрице). В случае когда используются примесные ионы переходных металлов, такие, как ионы где спектр определяется переходами внешних электронов, материал матрицы оказывает большее влияние на спектр. Однако спектр александрита похож на спектр рубина в кристалле

материала, который с самого начала развития лазеров играет важную роль и до сих пор широко используется. Заметим также, что спектр поглощения другого материала, а именно оба иона присутствуют в качестве примеси в кристалле причем играет роль активного иона), который становится все популярнее, более или менее соответствует суперпозиции спектров кристаллов Nd : YAG и александрита (скорректированных с учетом относительных концентраций обоих ионов в кристалле),

Источник

Лампа накачки

Смотреть что такое «Лампа накачки» в других словарях:

лампа накачки — Электрическая лампа, предназначенная для накачки лазера. [ГОСТ 15093 90] Тематики лазерное оборудование EN pump lamp … Справочник технического переводчика

лампа накачки — kaupinimo lempa statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. pump lamp; pumping lamp vok. Pumplampe, f rus. лампа накачки, f pranc. lampe de pompage, f … Radioelektronikos terminų žodynas

лампа накачки лазера — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN pumping lamp … Справочник технического переводчика

дуговая лампа накачки — Дуговая лампа, предназначенная для накачки лазеров непрерывного режима работы. [ГОСТ 24127 80] Тематики газоразрядные приборы … Справочник технического переводчика

Дуговая лампа накачки — 6. Дуговая лампа накачки Дуговая лампа, предназначенная для накачки лазеров непрерывного режима работы Источник: ГОСТ 24127 80: Лампы непрерывного действия газоразрядные. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ЛАМПА — (1) искусственный источник света (см. (3)); к таким Л. относятся: а) газоразрядная прибор высокой световой отдачи, в котором электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через инертные газы или др … Большая политехническая энциклопедия

Дуговая лампа — 3. Дуговая лампа Газоразрядная лампа непрерывного действия, работающая в режиме дугового разряда Источник: ГОСТ 24127 80: Лампы непрерывного действия газоразрядные. Термины и определения ор … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Импульсная лампа — импульсный источник света (См. Импульсные источники света) высокой интенсивности, в котором используется свечение плазмы, возникающее, например, при конденсированном искровом разряде в инертном газе или при сжигании металлической фольги в … Большая советская энциклопедия

возбуждающая лампа — лампа (световой) накачки — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы лампа (световой) накачки EN… … Справочник технического переводчика

Источник

Планарный лазер с солнечной накачкой

Планарный лазер с солнечной накачкой

Лазер с солнечной накачкой, действие которого заключается в преобразовании солнечного света в когерентный и интенсивный лазерный пучок, обычно содержит в своей схеме большую концентрирующую линзу. Помимо этого, в лазере содержится большое количество оптики, рассеяние на которой снижает полезный сигнал. В статье демонстрируется работа планарного лазера с солнечной накачкой без объектива с использованием люминесцентного солнечного коллектора (LSC) в сочетании с волоконным лазером с поперечной геометрией возбуждения при естественном солнечном свете.

Кремниевое волокно, легированное ионами неодима, сворачивается в цилиндрическую камеру, заполненную раствором сенсибилизатора, действующего как люминесцентный солнечный коллектор. Корпус камеры обладает высокой отражающей способностью, верхнее окно представляет собой дихроичное зеркало, которое пропускает поступающий солнечный свет и улавливает флуоресценцию, излучаемую сенсибилизатором. Расчеты показали, что эффективность преобразования солнечной энергии в лазерную в конечном итоге может достигать 8%. Такой лазер может найти применение в долгосрочном хранении возобновляемых источников энергии или децентрализованной энергетике для электромобилей, интернета вещей.

Результаты апробации

Измерения коэффициента усиления малого сигнала

Принципиальная схема волоконного лазера показана на рис. 1-а, фотография лазера показана на рис. 1-б. Краситель (родамин 6G: R6G), растворенный в растворе метанола, сильно поглощает солнечный свет в диапазоне от 450 до 550 нм, и его люминесценция с центром в спектре

Рисунок 1. Планарный лазер с солнечной накачкой без линзового/зеркального концентратора и системы отслеживания пучка.

Люминесцентный солнечный коллектор позволяет увеличить коэффициент усиления малого сигнала более чем в 30 раз по сравнению с системой без коллектора. Основываясь на предыдущих результатах, опубликованных в литературе, это усиление подходит для реализации генерации солнечной энергии без объектива или зеркального концентратора.

Измеренный коэффициент усиления малого сигнала за проход в зависимости от интенсивности солнечного излучения приведен на рис. 2-а. Интенсивность солнечного излучения изменялась путем затенения коллектора, освещенного естественным солнечным светом, радужной оболочкой, состоящей из черных пластин в форме круга. Видно, что наблюдаемое усиление малого сигнала пропорционально интенсивности солнечного излучения. На рисунке 2-б показан измеренный спектр усиления малого сигнала при естественном солнечном свете без радужной оболочки, демонстрирующий очень широкий диапазон полосы пропускания усиления от 1050 до 1130 нм. Измеренный пиковый коэффициент усиления малого сигнала составлял 44% за проход волокна длиной 190 м при 1064 нм.

Рисунок 2. а) Измеренный коэффициент усиления малого сигнала за проход в зависимости от интенсивности солнечного излучения при λ = 1064 нм. Б) Измеренный спектр усиления малого сигнала, показывающий пик при 1064 нм. Диапазон длин волн излучения суперлюминесцентного излучения составлял от 1045 до 1170 нм.

Измерения лазерных характеристик

На рисунке 3-б показан измеренный спектр выходного излучения лазера с коэффициентом отражения 90%. Несколько пиков появляются между 1085 и 1100 нм, которые не зависели от значений коэффициента отражения.

Результаты впервые демонстрируют спектр излучения лазера, который работает без системы концентраторов на основе объектива или зеркал. Поскольку мощность излучения передней поверхности лазера составляла

70 Вт, эффективность преобразования солнечного излучения в лазере составляла всего 1,8 × 10-5.

Дискуссия

Спектр лазерного излучения, показанный на рис. 3-б, колеблется в диапазоне от 1085 до 1100 нм. Коэффициент усиления малого сигнала, показанный на рис. 2-а,б, является дифференциальным коэффициентом усиления, определяемым как разница между коэффициентами усиления, измеренными при солнечном освещении и без него. Спектр усиления γ(λ) задается следующим уравнением:

где N₁ и N₂-населенность нижнего (4I_11/2) и верхнего (4F_3/2) лазерных уровней в системе Nd 3+ соответственно; σ_e(λ) и σ_a(λ)-эффективные сечения излучения и поглощения Nd 3+ соответственно; a_BG представляет фоновые потери. Сигнал, показанный на рис. 2-а, пропорционален σ_e(λ). Для спектра усиления γ(λ), рассчитанного с использованием измеренных спектров σ_e(λ) и σ_a(λ), пороговое усиление достигается при

1090 нм, хотя σe максимален при 1064 нм, поскольку σa больше к концу спектра с более короткой длиной волны. Рассчитанные кривые усиления приведены на дополнительных рис. 3 и 4. Ожидается, что при охлаждении среды произойдет синее смещение; однако исследовательская группа определила, что спектр выходного излучения не зависит от температуры. Это можно объяснить тем фактом, что плотность населенности на верхнем лазерном уровне была недостаточно высокой, чтобы можно было наблюдать синее смещение.

При рассмотрении одномерного оптического резонатора вдоль оси z односторонняя оптическая интенсивность при любом z подчиняется следующему обыкновенному дифференциальному уравнению:

Хотя уравнение (2) может быть интегрировано аналитически, результат не позволяет получить выходную интенсивность лазера напрямую, поскольку он содержит β₀. Вместо этого использовали β₀ = β₁₂/r₁, где β₁-нормализованная прямая интенсивность при z = 0, а r₁-отражательная способность зеркала резонатора, расположенного при z = 0. Подставляя это в уравнение, выходная мощность удается выразить в следующем виде:

где β₂-нормализованная прямая интенсивность на правом конце среды; r₂-отражательная способность зеркала с правой стороны; а-потеря отражения в зеркале. Более подробная информация приведена в литературе.

Рисунок 4. Результаты измерения выходной мощности лазера в зависимости от коэффициента пропускания выходных ответвителей при плотности мощности 100 МВт/см2 (красный кружок).

Полноразмерное изображение

Были рассчитаны физические свойства разработанного планарного лазера, позволяющие оценить достижимую эффективность преобразования разработанной системы с помощью разработанного кода моделирования Монте-Карло. Код имитирует структуру, в которой волокно намотано вблизи окружности цилиндрического корпуса, верхняя поверхность представляет собой дихроичное зеркало (DM), а нижняя поверхность представляет собой стенку из высокоотражающего материала, как показано на рис. 5.

Рассчитанные коэффициенты усиления малого сигнала хорошо согласуются с экспериментальными результатами, когда значение отражения боковой стенки установлено равным 45%, как показано на рис. 7.

Рисунок 5. Принципиальная схема моделирования полностью планарного лазера с солнечной накачкой методом Монте-Карло.

В предлагаемом прототипе лазера только 0,04% падающих фотонов поглощаются ионами Nd 3+ в пучке волокон с сердечником. Самым большим каналом потерь в текущей настройке является боковая стенка (55% на отражение). Выходная мощность лазера логарифмически увеличивается при увеличении отражательной способности боковой стенки.

Кроме того, перемещение длины волны пикового излучения сенсибилизатора из видимой области в ближнюю инфракрасную (вблизи полосы поглощения 4F_5/2 Nd 3+ ) и увеличение его квантового выхода до 100% может привести к дополнительному семикратному увеличению эффективности преобразования солнечного излучения в лазер. Такой сенсибилизатор, а именно формамид-иодид свинца перовскитной квантовой точки (QD), недавно был успешно синтезирован в лаборатории.

Предлагаемая конструкция значительно проще, так как позволяет не использовать крупногабаритные фотогальванические панели или лазерные диоды. Простое увеличение отражательной способности боковой стенки и длины активного волокна с помощью квантовых точек имеет потенциал прорывной технологии.

Методы

Планарный лазер с солнечной накачкой

Рисунок 6. Важные данные, относящиеся к коду моделирования люминесцентного солнечного коллектора. Спектр отражения дихроичного зеркала, спектры поглощения и излучения R6G (произвольная единица измерения) и коэффициент поглощения волокна.

Раствор «пираньи» (H2SO4 и H2O2) использовался для удаления полимерного покрытия активного волокна, чтобы обеспечить более эффективное поперечное оптическое возбуждение. На рисунке 6 показаны спектры излучения и поглощения красителя, используемого в люминесцентном солнечном коллекторе. Пик излучения красителя составляет

590 нм, что соответствует полосе поглощения 4G5/2-2G7/2 иона Nd3+. На верхнем окне камеры, как показано на рис. 6, был нанесен высокочастотное дихроичное зеркало с длиной волны среза 570 нм, а боковые и нижние стенки были покрыты широкополосным диэлектрическим зеркалом. Поскольку диэлектрические слои, нанесенные на боковую стенку, имели толщину, отличную от толщины слоев на нижней грани из-за радиуса кривизны, отражение боковой стенки было меньше, чем отражение нижней грани. Свет, испускаемый красителем, направлялся к боковой стенке камеры, обычно подвергаясь в среднем взаимодействию с красителем, что приводило к небольшому красному смещению (

40 нм) пика излучения R6G. В целом, коэффициент усиления на единицу длины был увеличен в 30 раз по сравнению с коэффициентом усиления, полученным без сенсибилизатора.

Активное волокно было вытянуто за пределы плоской цилиндрической камеры на 2 м в двух направлениях. Два конца активного волокна были соединены с использованием комплекта для соединения и полировки концов волокон FiberLabs и связаны с объемным зеркалом с диэлектрическим покрытием. Со стороны выходного ответвителя (зеркало 1) для исследования характеристик лазера было использовано несколько зеркал со значениями коэффициента отражения, варьирующимися от 99% до 50%, предназначенных для лазеров Nd:YAG с диодной накачкой. Металлические зеркала Layertec применяют, когда необходимо высокое отражение в широком спектральном диапазоне. Коэффициент отражения металлических зеркал, в отличие от диэлектрических, мало меняется с изменением поляризации или угла падения света.

Измерение и анализ данных

Для измерения дифференциального усиления малого сигнала использовался суперлюминесцентный диод, излучающий широкополосный свет в диапазоне от 950 до 1170 нм с центром 1050 нм. Измерение пика выходного излучения проводилось спектрометром ближнего инфракрасного диапазона с волоконной связью с разрешением 0,65 нм Avantes, а выходная мощность лазера измерялась оптическим измерителем мощности (название). Для измерения солнечного излучения, освещенного на переднем окне планарной системы, использовался пиранометр. Измеренная солнечная освещенность естественным солнечным светом составляла

Коэффициент дифференциального усиления малого сигнала γ(λ) был рассчитан следующим образом:

© Communication physics 60, 2020

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs, FiberLabs, Avantes на территории РФ

Источник