Том 36, номер 03, статья № 10

Аннотация:

Представлены результаты разработки активной оптической системы, так называемого лазерного монитора для формирования усиленных изображений одновременно в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра. Изображения формируется в активной среде усилителя яркости на переходах атома марганца за время, соответствующее импульсу усиления (генерации), что составляет порядка 25 нс для видимого диапазона и 35 нс для ИК-диапазона. Изображение регистрируется с использованием цифровых камер, в том числе на основе сенсора InGaAs российского производства. Впервые продемонстрированы изображения процессов, сопровождающихся фоновым излучением, которые сформированы одиночным импульсом усилителя яркости на парах хлорида марганца.
 

Ключевые слова:

активные оптические системы, усилители яркости, ближний ИК-диапазон, получение изображений

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Jung W., Kim H., Voronov A., Park S., Ryu J., Jeong S.H., Roh C.L. High-precision laser glass cutting for future display // J. Soc. Inform. Disp. 2022. V. 30, N 5. P. 462–470. DOI: 10.1002/jsid.1130.
2. Liu H., Guo Z., Yuan X., Gao Q., Duan X., Zhang X. Femtosecond laser processing and field emission properties of the FEAs on single crystal GdB6 (100) surface // Vacuum. 2022. V. 199. P. 110948. DOI: 10.1016/ j.vacuum.2022.110948.
3. Liu H., Lin W., Hong M. Hybrid laser precision engineering of transparent hard materials: Challenges, solutions and applications // Light: Sci. Appl. 2021. V. 10, N 1. P. 162. DOI: 10.1038/s41377-021-00596-5.
4. Dogan G., Chiu F., Chen S.U.H., David M.R.T., Michalowski A., Schänzel M., Silber C., Schütz G., Grévent C., Keskinbora K. Micromachining of Al₂O₃ thin films via laser drilling and plasma etching for interfacing copper // Mater. Des. 2021. V. 210. P. 110114. DOI: 10.1016/j.matdes.2021.110114.
5. Wang B., Zhou L., Guo Y., Guo H., Zhong Y., Huang X., Ge Y., Wang Q., Chu X., Jin Y., Lan K., Yang M., Qu J. Cyanobacteria-based self-oxygenated photodynamic therapy for anaerobic infection treatment and tissue repair // Bioact. Mater. 2022. V. 12. P. 314–326. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2021.10.032.
6. Kwaśny M., Bombalska A. Applications of laser-induced fluorescence in medicine // Sensors. 2022. V. 22, N 8. P. 2956. DOI: 10.3390/s22082956.
7. Zeng W., Cai F. Ming, Wang F., Miao L., You F., Yao F. Finite element simulation of laser-generated ultrasonic waves for quantitative detection of internal defects in welds // Optik. 2020. V. 221. P. 165361. DOI: 10.1016/j.ijleo.2020.165361.
8. Moralev I., Kazanskii P., Bityurin V., Bocharov A., Firsov A., Dolgov E., Leonov S. Gas dynamics of the pulsed electric arc in the transversal magnetic field // J. Phys. D: Appl. Phys. 2020. V. 53, N 42. DOI: 10.1088/1361-6463/ab9d5a.
9. Wang W.C., Zhou B., Xu S.H., Yang Z.M., Zhang Q.Y. Recent advances in soft optical glass fiber and fiber lasers // Prog. Mater. Sci. 2019. V. 101. P. 90–171. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.11.003.
10. Дианов Е.М. Волоконные лазеры // Фотон-Экспресс. 2016. Т. 129, № 1. С. 22–25.
11. Bowers M.S., Canalias C., Mirov S., Nilsson J., Saraceno C.J., Schunemann P.G. Feature issue introduction: Advanced solid-state lasers // Opt. Mater. Express. 2022. V. 12, N 6. P. 20762–20766. DOI: 10.1364/ome.464524.
12. Brauch U., Röcker C., Graf T., Abdou Ahmed M. High-power, high-brightness solid-state laser architectures and their characteristics // Appl. Phys. B: Laser. Opt. 2022. V. 128, N 3. P. 1–32. DOI: 10.1007/s00340-021-07736-0.
13. Батенин В.М., Глина В.Ю., Климовский И.И., Селезнев Л.А. Применение оптических систем с усилителями яркости для исследования поверхностей электродов из графита и пирографита во время горения дуги // Теплофизика высоких температур. 1991. Т. 29, № 6. С. 1204–1210.
14. Buzhinskij O.I., Vasiliev N.N., Moshkunov A.I., Slivitskaya I.A., Slivitsky A.A. Copper vapor laser application for surface monitoring of divertor and first wall in ITER // Fusion Eng. Des. 2002. V. 60, N 2. P. 141–155. DOI: 10.1016/S0920-3796(01)00610-X.
15. Saraev Y.N., Trigub M.V., Vasnev N.A., Semenchuk V.M., Nepomnyashiy A.S. The imaging of the welding processes with the use of CuBr-laser // Proc. SPIE. 2019. V. 11322. DOI: 10.1117/12.2554872.
16. Пономарев И.В., Шакина Л.Д., Топчий С.Б., Ключарева С.В., Пушкарева А.Е. Лечение пиогенной гранулемы излучением лазера на парах меди // Вестн. дерматологии и венерологии. 2021. Т. 97, № 2. С. 41–49. DOI: 10.25208/vdv1209.
17. Григорьянц А.Г., Казарян М.А., Лябин Н.А., Шиганов И.Н. Возможности прецизионной микрообработки метариалов излучением лазера на парах меди // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2017. Т. 68, № 2. С. 36–48.
18. Бохан П.А., Бучанов В.В., Закревский Д.Э., Казарян М.А., Прохоров А.М., Фатеев Н.В. Оптическое и лазерно-химическое разделение изотопов в атомар­ных парах. М.: Физматлит, 2017. 228 с.
19. Evtushenko G.S., Torgaev S.N., Trigub M.V., Shiyanov D.V., Evtushenko T.G., Kulagin A.E. High-speed CuBr brightness amplifier beam profile // Opt. Commun. 2017. V. 383. P. 148–152. DOI: 10.1016/ j.optcom.2016.09.001.
20. Vuchkov N., Temelkov K. New High-Power Metal Halide Vapour Lasers: Gas-Discharge Plasma Physics and Lasers’ Applications. Australia, Adelaide: University of Adelaide, 2015. 194 p.
21. Foster P.G. Industrial applications of copper bromide laser technology: Ph.D. Thesis, 2005. 308 p.
22. Little C.E. Metal Vapor Lasers: Physics, Engineering & Application. Chichester (UK): John Willey&Sons, 1998. 620 p.
23. Evtushenko G.S. Methods and Instruments for Visual and Optical Diagnostics of Objects and Fast Processes. New York: Nova Science Publishers Inc., 2018. 184 р.
24. Тригуб М.В., Федоров К.В., Евтушенко Г.С. Визуализация объектов, расположенных на удалении до 5 м от CuBr-усилителя яркости, с импульсом излучения типичной длительности // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 9. С. 850–853. DOI: 10.15372/AOO20150911.
25. Абрамов Д.В., Галкин А.Ф., Жаренова С.В., Климовский И.И., Прокошев В.Г., Шаманская Е.Л. Визуализация с помощью лазерного монитора взаимодействия лазерного излучения с поверхностью стекло- и пироуглерода // Изв. ТПУ. 2008. Т. 312, № 2. С. 97–100.
26. Земсков К.И., Казарян М.А., Матвеев В.М., Петраш Г.Г., Самсонова М.П., Скрипниченко А.С. Лазерная обработка объектов с одновременным визуальным контролем в системе «генератор – усилитель» на парах меди // Квант. электрон. 1984. Т. 11, № 2. С. 418–420.
27. Saraev Y.N., Trigub M.V., Vasnev N.A. Copper bromide vapor laser for imaging of drip–transfer processes in electric arc welding // The 14th Intern. Conf. on pulsed lasers and laser applications – «AMPL-2019»: Abstracts. Tomsk: STT Publishing House, 2019. P. 104–105.
28. Сараев Ю.Н., Лунев А.Г., Тригуб М.В., Перов­ская М.В. Методика исследований характеристик тепломассопереноса при дуговой сварке плавящимся электродом с видео регистрацией изображений в условиях лазерного когерентного излучения // Актуальные проблемы в машиностроении. 2018. Т. 5, № 1–2. С. 20–25.
29. Osipov V.V., Evtushenko G.S., Platonov V.V., Thikhonov E.V., Kremenetskii M.V., Vasnev N.A., Gembukh P.I., Trigub M.V. High-speed video recording of liquid melt spraying during ablation of the Y₂O₃ target using a fiber ytterbium laser // 2022 Intern. Conf. Laser Optics (ICLO). St. Petersburg, 2022. P. 1.
30. Trigub M.V., Platonov V.V., Evtushenko G.S., Osipov V.V., Evtushenko T.G. Laser monitors for high speed imaging of materials modification and production // Vacuum. 2017. V. 143. P. 486–490. DOI: 10.1016/j.vacuum.2017.03.016.
31. Тригуб М.В., Васнев Н.А., Китлер В.Д., Евтушенко Г.С. Применение бистатического лазерного монитора для высокоскоростной визуализации процессов горения // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 12. С. 962–966; Trigub M.V., Vasnev N.A., Kitler V.D., Evtushenko G.S. The use of a bistatic laser monitor for high-speed imaging of combustion processes // Atmos. Ocean. Opt. 2021. V. 34, N 2. P. 154–159.
32. Li L., Ilyin A.P., Gubarev F.A., Mostovshchikov A.V., Klenovskii M.S. Study of self-propagating high-temperature synthesis of aluminium nitride using a laser monitor // Ceram. Int. 2018. V. 44, N 16. P. 19800–19808. DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.07.237.
33. Li L., Mostovshchikov A.V., Ilyin A.P., Smirnov A., Gubarev F.A. Optical system with brightness amplification for monitoring the combustion of aluminum-based nanopowders // IEEE Transac. Instrum. Meas. 2020. V. 69, N 2. P. 457–468.
34. Bushuev E.V., Yurov V.Y., Bolshakov A.P., Ralchen­ko V.G., Khomich A.A., Antonova I.A., Ashkinazi E.E., Shershulin V.A., Pashinin V.P., Konov V.I. Express in situ measurement of epitaxial CVD diamond film growth kinetics // Diam. Relat. Mater. 2017. V. 72. P. 61–70. DOI: 10.1016/j.diamond.2016.12.021.
35. Рыбка Д.В., Андроников И.В., Евтушенко Г.С., Козырев А.В., Кожевников В.Ю., Костыря И.Д., Тарасенко В.Ф., Тригуб М.В., Шутько Ю.В. Коронный разряд в воздухе атмосферного давления при модулированном импульсе напряжения длительностью 10 мс // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 1. С. 85–90; Rybka D.V., Andronikov I.V., Evtushenko G.S., Kozyrev A.V., Kozhevnikov V.Yu., Kostyrya I.D., Tarasenko V.F., Trigub M.V., Shut’ko Yu.V. Corona discharge in atmospheric pressure air under a modulated voltage pulse of 10 ms // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 5. P. 449–454.
36. Тригуб М.В., Шиянов Д.В., Суханов В.Б., Пету­хов Т.Д., Евтушенко Г.С. Усилитель яркости на переходах атома марганца с частотой следования импульсов до 100 кГц // Письма в журн. техн. физ. 2018. Т. 44, № 24. С. 135. DOI: 10.21883/PJTF.2018.24.47041.17523.
37. Тригуб М.В., Шиянов Д.В., Суханов В.Б., Евтушенко Г.С. Активная среда на парах бромида марганца с внутренним реактором при частоте следования импульсов до 100 кГц // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 4. С. 321–325; Trigub M.V., Shiyanov D.V., Sukhanov V.B., Evtushenko G.S. MnBr vapor active medium with a built-in reactor at 100-kHz pulse repetition frequency // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 4. P. 458–462.
38. Shiyanov D.V., Trigub M.V., Sokovikov V.G., Evtushenko G.S. MnCl₂ laser with pulse repetition frequency up to 125 kHz // Opt. Laser Technol. 2020. V. 129. DOI: 10.1016/j.optlastec.2020.106302.
39. Васнев Н.А., Гембух П.И., Тригуб М.В. Активная среда на парах хлорида марганца для визуализации в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра // Тр. XXX Междунар. научн. конф. «Лазерно-информационные технологии ЛИТ-2022». Новосибирск, 2022. С. 82–84.
40. Тригуб М.В., Огородников Д.Н., Димаки В.А. Исследование источника накачки лазера на парах металлов с импульсным зарядом рабочей емкости // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 12. С. 1112–1115.