УДК: 608.1

Нелинейно оптический лимитер импульсного лазерного излучения на основе калиевоалюмоборатного стекла с нанокристаллами хлорида меди

Ширшнев П.С., Никоноров Н.В., Соболев Д.И., Ким А.А., Кисляков И.М., Поваров С.С., Белоусова И.М.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Ширшнев П.С., Никоноров Н.В., Соболев Д.И., Ким А.А., Кисляков И.М., Поваров С.С., Белоусова И.М. Нелинейно оптический лимитер импульсного лазерного излучения на основе калиевоалюмоборатного стекла с нанокристаллами хлорида меди // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 10. С. 69–74.

Shirshnev P.S., Nikonorov N.V., Sobolev D.I., Kim A.A., Kislyakov I.M., Povarov S.S., Belousova I.M. Nonlinear optical limiter of pulsed laser radiation based on potassium–aluminum–borate glass with copper chloride nanocrystals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 10. P. 69–74.

Ссылка на англоязычную версию:

P. S. Shirshnev, N. V. Nikonorov, D. I. Sobolev, A. A. Kim, I. M. Kislyakov, S. S. Povarov, and I. M. Belousova, "Nonlinear optical limiter of pulsed laser radiation based on potassium–aluminum–borate glass with copper chloride nanocrystals," Journal of Optical Technology. 84(10), 705-709 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000705

Аннотация:

Исследованы нелинейно оптические свойства медьсодержащего калиевоалюмоборатного стекла при воздействии импульсного лазера на длине волны 532 нм и длительностью 5 нс. Показано, что порог нелинейно оптического ограничения исходного медьсодержащего стекла составляет 3×10−3 Дж, а стекла с нанокристаллами хлорида меди — 5×10−6 Дж. Показано, что максимальная величина ослабления проходящего лазерного импульса с энергией 0,05 Дж для исходного стекла с пропусканием 85% составляет 100 раз, а для стекла с нанокристаллами хлорида меди с пропусканием 70% составляет 1000 раз. Сделан вывод о том, что калиевоалюмоборатные стёкла с нанокристаллами хлорида меди можно использовать в качестве фильтров-лимитеров для защиты органов зрения и фотоприёмных устройств от импульсного лазерного излучения.

Ключевые слова:

нелинейно оптический эффект, нелинейно оптический лимитер, калиевоалюмоборатное стекло, нанокристалл хлорида меди, стеклокристаллический материал

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Проект 16.1651.2017/4.6).

Коды OCIS: 160.4236, 160.6840

Список источников:

1. Kost A., Jensen J.E., Klein M.B., McCahon S.W., Haeri M.B., Ehritz M.E. Optical limiting with C60 solutions // Proceedings of SPIE. 1994. V. 2229. P. 78–90.
2. Kost A., Jensen J.E., Klein M.B., Withers J.C., Haeri M.B., Ehritz M.E. Fullerene-based large-area passive broadband laser filters // Proceedings of SPIE. 1994. V. 2284. P. 208–219.
3. James S.S., Richard G.S.P., Steven R.F., Michael E.B., Arthur W.S. Materials for reverse saturable absorption optical limiters // MRS Proceedings. 1994. V. 374. P. 201.
4. Hollins R.C. Materials for optical limiters // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 1999. V. 4. № 2. P. 189–196.
5. Wang J., Blau W.J. Inorganic and hybrid nanostructures for optical limiting // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. 2009. V. 11. № 2. P. 024001.
6. Vincent D., Petit S., Chin S.L. Optical limiting studies in a carbon-black suspension for subnanosecond and subpicosecond laser pulses // Applied Optics. 2002. V. 41. № 15. P. 2944–2946.
7. Wang J., Chen Y., Blau W.J. Carbon nanotubes and nanotube composites for nonlinear optical devices // Journal of Materials Chemistry. 2009. V. 19. № 40. P. 7425.
8. Koudoumas E., Kokkinaki O., Konstantaki M., Couris S., Korovin S., Detkov P., Kuznetsov V., Pimenov S., Pustovoi V. Onion-like carbon and diamond nanoparticles for optical limiting // Chemical Physics Letters. 2002. V. 357. № 5–6. P. 336–340.
9. Wang J., Früchtl D., Blau W.J. The importance of solvent properties for optical limiting of carbon nanotube dispersions // Optics Communications. 2010. V. 283. № 3. P. 464–468.
10. Venediktova A.V., Vlasov A.Y., Obraztsova E.D., Videnichev D.A., Kislyakov I.M., Sokolova E.P. Stability and optical limiting properties of a single wall carbon nanotubes dispersion in a binary water-glycerol solvent // Applied Physics Letters. 2012. V. 100. № 25. P. 251903.
11. Lucas F., Cowley A., McNally P.J. Structural, optical and electrical properties of Co-evaporated CuCl/KCl films // Physica Status Solidi. 2008. V. 6. P. 114.
12. Efros Al.L., Onushchenko A.A., Yekimov A.I. Quantum size effects in semiconductor microcrystals // Sol. St. Comm. 1985. V. 56. P. 921.
13. Rivera J., Murray L.A., Hoss P.A. Growth of coprus chloride single crystals for optical modulators // Journal of crystal growth. 1967. V. 1. P. 171–176.
14. Cordona M. Optical properties of the silver and cuprous halides // Physical Review. V. 129. № 1. P. 69–78.
15. Cowley A.J. Novel ultraviolet/blue optoelectronic materials and devices based on copper halides (CuHa) // PhD thesys. Dublin: Dublin city university school of electronic engineering, 2011. 209 p.
16. Новиков П.В. Физические основы низкопороговой оптической нелинейности в галогенидах серебра и сульфидах цинка и кадмия // Автореф. канд. дисс. Воронеж.: ВГУ, 2009. 143 с.
17. Sutherland R.L. Handbook of nonlinear optics. N.Y.: CRC Press, 2003. 971 p.

18. Dotsenko A.V., Glebov L.B., Tsekhomsky V.A. Physics and сhemistry of photochromic glasses. N.Y.: CRC Press LLC., 1998. 189 p.
19. Никоноров Н.В., Цехомский В.А., Ширшнев П.С. Стеклокристаллический оптический материал с резкой границей поглощения в УФ области спектра и способ его получения // Патент России № 2466107. 2012.
20. Голубков В.В., Ким А.А., Никоноров Н.В., Цехомский В.А., Ширшнев П.С. Выделение наноразмерных кристаллов CuBr и CuCl в калиевоалюмоборатных стёклах // Физика и химия стекла. 2012. Т. 38. № 3. С. 303–319.
21. Ширшнев П.С. Особенности оптических свойств калиевоалюмоборатных стёкол с нанокристаллами хлоридов меди // Автореферат канд. дис. СПб: Университет ИТМО, 2013. 20 с.
22. Kim A.A., Nikonorov N.V., Sidorov A.I., Tsekhomskii V.A., Shirshnev P.S. Nonlinear optical effects in glasses containing copper chloride nanocrystalls // Technical Physics Letters. 2011. V. 37. P. 401–403.
23. Belousova I.M., Videnichev D.A., Kislyakov I.M., Krisko T.K., Rozhkova N.N., Rozhkov S.S. Comparative studies of optical limiting in fullerene and shungite nanocarbon aqueous dispersions // Opt. Mater. Express. 2015. V. 5. № 1. P. 169–175.
24. Said A.A., Xia T., Hagan D., Stryland E., Sheik-Bahae M. Nonlinear absorption and refraction in CuCl at 532 nm // J. Opt. Soc. Am. B. 1997. V. 14. № 4. P. 824–828.
25. Дворников Д.П., Ивченко Е.Л., Першин В.В., Ярошецкий И.Д. О влиянии переходов через глубокие примесные центры на процесс нелинейного поглощения в полупроводниках // Физика и техника полупроводников. 1976. Т. 10. № 12. С. 2316–2320.
26. Грасюк А.З., Зубарев И.Г., Миронов А.Б., Полуэктов И.А. О спектре двухфотонного межзонного примесного поглощения лазерного излучения в GaAs // Физика и техника полупроводников. 1976. Т. 10. № 2. С. 262.
27. Арешев И.И. О двухфотонном межзонном поглощении лазерного излучения в полупроводниках с участием примесных уровней // Физика и техника полупроводников. 1997. Т. 11. № 5. С. 962–964.
28. Балтрамеюнас Р.А. Поглощение света неравновесными двухфотонно генерируемыми свободными и локализованными носителями зарядов // Журн. Экспер. Теорет. Физ. 1984. Т. 87. № 7. С. 74–83.
29. Бабкина А.Н. Спектрально-люминесцентные свойства фосфатных, боратных и силикатных стёкол, активированных нанокристаллами и молекулярными кластерами хлорида меди // Автореферат канд. дис. СПб: Университет ИТМО, 2016. 24 с.