西伯利亞科學家使光放大器更加高效和可靠

© 照片 : Maksim Trigubвысокочастотный усилитель оптических сигналов
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俄羅斯科學院西伯利亞分院祖耶夫大氣光學研究所(IAO SB RAS)和托木斯克理工大學(TPU)的科學家們研制出一種全新設計的高頻光纖信號放大器。該發明使得可以在受到勢壘電容放電激發時,增強具有創記錄脈衝頻率的激光監視器中圖像的亮度。研究結果發表在《Optics Communications》雜誌上。

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亮度放大器用於增加光學系統中的光通量,例如激光器投影儀、激光監視器等。在實踐中,基於金屬蒸氣脈衝激光器的放大器被廣泛使用。它們相對有效,並以高脈衝頻率運行,從而提供了相當不錯的時間分辨率。在此類光纖信號放大器中,光穿過氣體放電管,其中的金屬蒸汽通過位於管內電極之間的放電而被激發。

IAO SB RAS的科學家開發出一種放大器的替代設計,其中蒸汽被縱向電容放電激發。研究人員指出,在這種裝置中,電極位於氣體放電管的外部,這給設計帶來了明顯的優勢。

量子電子學實驗室高級研究員馬克西姆·特里古波介紹說:

“為了激發活性介質,而不是傳統的放電,我們使用了勢壘電容放電。這意味著在我們的設備中,電極材料不會與亮度放大器的化學侵蝕性環境接觸。我們設計的主要優勢是製造簡單、設備使用壽命長。通過優化操作模式,我們成功地實現了增加圖像亮度的創紀錄的脈衝頻率24 kHz ,之前達到的值為17 kHz,而這並不是極限。”

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作為放大器的有源介質,科學家使用了溴化銅,溴化銅被放電激發,脈衝頻率高達24 kHz。研究人員通過實驗確定了設備最有效運行所需的溴化銅蒸氣濃度值:事實證明,最佳增益不是在最大發電功率下實現的,而是在濃度降低約三分之一時實現的。

該放大器成功地用於合置式和分置式激光監視器方案中生成生動的圖像,以及放大“主振蕩器-功率放大器”電路中的輻射功率。對於激光監視器中的圖像,對比度可達到90%以上。

IAO SB RAS和TPU的科學家們在根納季·葉夫圖申科教授的指導下合作多年,研究金屬蒸汽活性介質的特性,以及利用其解決光學、激光物理學、加工和獲取材料等方面的問題。計劃進行進一步研究,提高已開發的亮度放大器的效率,並將其應用於創建各種光譜範圍的激光監視器。這項研究得到了俄羅斯科學基金會的支持,項目編號19-79-10096。

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