Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей

 

Использование: изобретение касается создания новых типов материалов, пригодных для использования в жидкостных лазерах и усилителях с прямой ядерной накачкой лазерно-активной среды. Сущность изобретения: активный материал для жидкостных лазеров и усилителей с прямой ядерной накачкой на основе неорганических апротонных кислот, льюисовых кислот, ионов редкоземельных элементов, содержащий делящееся вещество в виде перхлоратов актинидных элементов, в частности в виде перхлората уранила. Примером является активный материал, который содержит, мас.%: оксотрихлорид фосфора POCl₃ 60 - 98; тетрахлорид олова SnCl₄ 1 - 20; неодим 0,2 - 20; перхлорат уранила VO₂(ClO₄)₂ 0,1 - 10. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение касается создания новых типов материалов, пригодных для использования в жидкостных лазерах и усилителях с прямой ядерной накачкой лазерно-активной среды.

Известен активный материал для лазеров и усилителей с оптической накачкой [1] который содержит, мас.

Оксотрихлорид фосфора, POCl₃ 15 98 Галогениды металлов 1 60 Редкоземельный элемент 0,1 25 Этот материал сочетает высокую эффективность в режиме генерации и усиления с физико-химической стойкостью и простой технологией изготовления активных элементов на его основе. Недостатком этой лазерно-активной неорганической жидкости (ЛНЖ) является невозможность ее использования в лазерах и усилителях с прямой ядерной накачкой, т.к. этот материал не содержит делящееся вещество.

Наиболее близким техническим решением является бинарная система оксотрихлорид фосфорас льюисовая кислота, активированная ионами неодима, в которую введены уранил-ионы [2] Введение делящихся уранил-ионов в ЛНЖ делает возможным использование этой среды в лазерах и усилителях с прямой ядерной накачкой. Однако данный материал имеет большой коэффициент поглощения на длине волны генерации иона неодима, что приводит к увеличению порога генерации и снижению лазерного излучения.

Перед авторами стояла задача устранить вышеперечисленные недостатки и разработать высокоэффективный лазерно-активный материал для прямого преобразования энергии осколков деления актинидов в когерентное электромагнитное излучение.

Для достижения этого технического результат предлагается использовать перхлорат уранила как делящееся вещество в составе ЛНЖ на основе неорганического апротонного растворителя и льюисовой кислоты, активированной ионами редкоземельного иона.

В предложенной системе льюисовая кислота способствует растворению перхлората уранила и соединений редкоземельного элемента.

Матрица на основе неорганического апротонного растворителя и льюисовой кислоты образует благоприятное окружение люминесцирующего редкоземельного иона, обеспечивая малую безызлучательную диссипацию энергии возбуждения этих ионов и слабое концентрационное тушение люминесценции.

Полученная ЛНЖ, имеющаяся в своем составе уранил-ионы, сохраняет спектрально-люминесцентные и генерационные свойства ЛНЖ, не содержащей делящееся вещество, в том числе и коэффициент поглощения на длине волны генерации.

Примером является лазерно-активный материал на основе бинарной системы оксотрихлорид фосфора-тетрахлорид олова, активированной ионами неодима, в которую делящееся вещество введено в виде перхлората уранила, POCl₃-SnCl₄-Nd³⁺-UO₂(ClO₄)₂. Он содержит, мас.

оксотрихлорид фосфора, POCl₃ 60 98 тетрахлорид олова, SnCl₄ 1 20 неодим 0,2 20 перхлорат уранила, UO₂(ClO₄)₂ 0,1 10 Материал имеет следующие характеристики: время жизни возбужденного состояния, мкс 150 220
коэффициент поглощения на длине волны 1050 нм, см^-1 (1 - 4)*10^-3
эффективность преобразования энергии тяжелых заряженных частиц в энергию люминесценции, 0,1 3.

Использование изобретения позволяет сохранить спектрально-люминесцентные и генерационные свойства ЛНЖ для оптических квантовых генераторов и усилителей и применить ЛНЖ в качестве активного материала в квантовых генераторах и усилителях с прямой ядерной накачкой лазерно-активной среды.

Формула изобретения

1. Активный материал для жидкостных лазеров и усилителей с прямой ядерной накачкой на основе неорганических апротонных кислот, льюисовых кислот, ионов редкоземельных и актинидных элементов, отличающийся тем, что делящееся вещество введено в виде перхлоратов актинидных элементов.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве делящегося вещества выбран перхлорат уранила.

3. Материал по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит, мас.

Оксотрихлорид фосфора, POCl₃ 60 98
Тетрахлорид олова, SnCI₄ 1 20
Неодим 0,2 20,0
Перхлорат уранила, UO₂(ClO₄) 0,1 10,0и