Том 38, номер 12, статья № 12

Аннотация:

Для визуализации в видимом спектре процессов в прозрачных только для ИК-излучения средах необходимы активные преобразователи излучения ИК-спектра в видимое. В настоящей работе представлены результаты математического моделирования преобразования ИК-излучения в видимое, основанного на конкуренции между переходами в активных средах на парах марганца. В основе используемого подхода лежит пространственно-временная кинетическая модель активной среды. Проведена оценка коэффициента преобразования в непрерывном и импульсном режимах входного ИК-сигнала для широкого спектра его мощности, а также различных частот следования импульсов (от 2 до 20 кГц). Показано, что оптимальными для такого преобразования являются импульсный режим и частота следования импульсов меньше, чем оптимальная с точки зрения мощности усиленного спонтанного излучения. Измеримый коэффициент преобразования составляет более 10 для газоразрядной трубки среднего размера. Результаты свидетельствуют о возможности использования бистатической схемы лазерного монитора с активными средами на парах марганца для получения негативного изображения в видимом диапазоне процессов в среде, прозрачной для ИК-излучения, т.е. для создания импульсного узкополосного преобразователя ИК-сигнала в видимый.

Ключевые слова:

конкуренция между переходами, ИК-излучение, видимое излучение, пары марганца, активная среда, усилитель яркости

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Kanitz A., Kalus M.R., Gurevich E.L., Ostendorf A., Barcikowski S., Amans D. Review on experimental and theoretical investigations of the early stage, femtoseconds to microseconds processes during laser ablation in liquid-phase for the synthesis of colloidal nanoparticles // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28, N 10. P. 103001. DOI: 10.1088/1361-6595/ab3dbe.
2. Dittrich S., Barcikowski S., Gökce B. Plasma and nanoparticle shielding during pulsed laser ablation in liquids cause ablation efficiency decrease // Opto-Electron. Adv. 2021. V. 4, N 1. P. 200072. DOI: 10.29026/oea.2021.200072.
3. Klyuchareva S.V., Ponomarev I.V., Pushkareva A.E. Numerical modeling and clinical evaluation of pulsed dye laser and copper vapor laser in skin vascular lesions treatment // J. Laser. Med. Sci. 2018. V. 10, N 1. P. 44–49. DOI: 10.15171/jlms.2019.07.
4. Оптические системы с усилителями яркости / под ред. Г.Г. Петраша. М.: Наука, 1991. 152 с.
5. Земсков К.И., Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г. Лазерный проекционный микроскоп // Квант. электрон. 1974. Т. 14, № 1. С. 14–15.
6. Evtushenko G.S., Trigub M.V., Gubarev F.A., Evtushenko T.G., Torgaev S.N., Shiyanov D.V. Laser monitor for non-destructive testing of materials and processes shielded by intensive background lighting // Rev. Sci. Instrum. 2014. V. 85, N 3. P. 1–5. DOI: 10.1063/1.4869155.
7. Батенин В.М., Бойченко А.М., Бучанов В.В., Евтушенко Г.С., Казарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов – 2 / под ред. В.М. Батенина. М.: Физматлит, 2009. 544 с.
8. Vuchkov N., Temelkov K. New High-Power Metal Halide Vapour Lasers: Gas-Discharge Plasma Physics and Lasers’ Applications. Adelaide: University of Adelaide, 2015. 194 p.
9. Little C.E. Metal Vapor Lasers: Physics, Engineering & Application. Chichester: John Willey&Sons. 1998. 646 p.
10. Исаков В.К., Потапов С.Е. Исследование генерации активных сред на переходах атомов марганца // Квант. электрон. 1983. Т. 10, № 3. С. 588–597.
11. Kulagin A.E., Torgaev S.N., Evtushenko G.S. Kinetic modeling of amplifying characteristics of copper vapor active media for a wide range of input radiation power // Opt. Commun 2020. V. 460. 125136. DOI: 10.1016/j.optcom.2019.125136.
12. Держиев В.И., Жидков А.Г., Яковленко С.И. Излучение ионов в неравновесной плотной плазме. М.: Энергоатомиздат, 1986. 160 с.
13. Martin G.A., Fuhr J.R., Wiese W.L. Atomic transition probabilities scandium through manganese // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1988. V. 17, N 3. 505 p.
14. Corliss C.H., Bozman W.R. Experimental Transition probabilities for Spectral Lines of Seventy Elements. Washington: Government Printing Office, 1962. 562 p.
15. Blackwell-Whitehead R., Pavlenko Y.V., Nave G., Pickering J.C., Jones H.R.A., Lyubchik Y., Nilsson H. Infrared Mn I laboratory oscillator strengths for the study of late type stars and ultracool dwarfs // Aston. Astrophys. 2011. V. 525, N A44. DOI: 10.1051/0004-6361/201015006.
16. Głowacki P., Stefanska D., Ruczkowski J., Elantkowska M. Estimation of radiative parameters for atomic manganese from the point of view of possible clock transitions and laser cooling schemes // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2021. V. 276, N 107898. DOI: 107898. 10.1016/j.jqsrt.2021.107898.
17. Kabakçi S., Özdemir L., Usta B.K. Electric dipole transitions for 3d⁶4s–3d⁶4p in Mn I // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 164. P. 248–255. DOI: 10.1016/j.jqsrt.2015.06.014.
18. Тригуб М.В., Гембух П.И., Васнев Н.А., Шиянов Д.В. Лазерный монитор для одновременной визуализации в видимом и ближнем ИК-диапазонах спектра // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 3. С. 239–243. DOI: 10.15372/AOO20230310; Trigub M.V., Gembukh P.I., Vasnev N.A., Shiyanov D.V. Laser monitor for simultaneous imaging in the VIS and near-IR spectral regions // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 4. P. 415–420.
19. Арланцев С.В., Борович Б.Л., Бучанов В.В., Юрченко Н.И. Численное моделирование, сравнение с экспериментами и потенциальные возможности лазеров на парах Mn с накачкой киловольтным пучком электронов // Квант. электрон. 1996. Т. 23, № 11. С. 977–982. DOI: 10.1070/QE1996v026n11ABEH000848.
20. Singh D.K., Dikshit B., Vijayan R., Mukherjee J., Rawat V.S. Analysis of the discharge plasma impedance of copper vapor laser // Laser Phys. 2022. V. 32, N 055002. DOI: 10.1088/1555-6611/ac603b.
21. Kulagin A., Trigub M. Kinetics of the CuBr vapor active medium under non-typical excitation conditions // Appl. Phys. B. 2023. V. 129, N 67. DOI: 10.1007/s00340-023-08010-1.