Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в ультрафиолетовой области спектра

Классы МПК:G02F1/355 отличающиеся используемым материалом
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Государственное учреждение Томский государственный университет (ТГУ) (RU),
Сибирский физико-технический институт при Томском государственном университете (СФТИ при ТГУ) (RU),
Кузнецова Римма Тимофеевна (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-07-05
публикация патента:

Изобретение относится к нелинейной оптике. Сущность изобретения состоит в том, что нелинейная жидкость содержит фториндиевый комплекс октафенилтетраазапорфирина, соляную кислоту и хлороформ при следующем соотношении компонентов, г/л:

Фториндиевый комплекс октафенилтетраазапорфирина 0.053-0.210 г/л
Соляная кислота (концентрированная)0.720-6.000 г/л
Хлороформ остальное

Технический результат - увеличение коэффициента ослабления нелинейной жидкостью мощного лазерного излучения УФ области спектра при линейном коэффициенте пропускания слабого УФ излучения не менее 50%. 1 табл.

Изобретение относится к нелинейной оптике и может быть использовано в качестве компонента в устройствах защиты чувствительных фотоприемников от прямого попадания на них мощного лазерного излучения ультрафиолетовой области спектра и в защитных очках, необходимых для безопасной работы персонала, обслуживающего лазеры ультрафиолетового диапазона.

Известно устройство для защиты глаз от ослепляющего оптического излучения в виде матричного жидкокристаллического экрана, пропускающего к глазам излучение только ниже определенного уровня [1]. Контроль этого уровня осуществляется полученными с датчиков излучения усиленными по напряжению электрическими сигналами, управляемыми пропусканием оптического излучения. Недостатком устройства является его сложность и относительно высокая инерционность системы.

Известны нелинейные жидкости, содержащие растворы фуллеренов и фталоцианинов в толуоле и хлороформе [2, 3], которые относительно хорошо пропускают слабое излучение видимого диапазона спектра с длиной волны 532 нм и плотностью мощности, не превышающей 1 кВт/см2 (линейный коэффициент пропускания Т0 составляет 50-80%). При увеличении плотности мощности до 10-500 МВт/см2 пропускание уменьшается: коэффициент ослабления КО=T0/Twнелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 226980810, где Т0 - линейный коэффициент пропускания, Tw - коэффициент пропускания излучения при высокой плотности мощности W на выбранной длине волны. Недостатком таких жидкостей является то, что они не ограничивают мощное излучение в ультрафиолетовой области спектра.

Наиболее близкой к заявляемому объекту является нелинейная жидкость, содержащая раствор комплекса тетрафенилпорфирина с металлом в хлороформе [4]. Раствор хлориндиевого комплекса тетрафенилпорфирина в хлороформе (ClInТФП) эффективно ограничивает видимое излучение второй гармоники Nd:YAG лазера (КО532 =19) и значительно хуже ограничивает УФ излучение (КО308 =1.6). Недостатком жидкости-прототипа является низкий коэффициент ослабления УФ излучения на длине волны нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808=308 нм.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - увеличение коэффициента ослабления мощного ультрафиолетового излучения при линейном коэффициенте пропускания не менее 50%.

Это достигается тем, что в нелинейную жидкость для ограничения излучения в ультрафиолетовой области спектра, содержащую фториндиевый комплекс октафенилтетраазапорфирина (FInOPTAP) в хлороформе дополнительно вводят соляную кислоту при следующем соотношении компонентов: FInOPTAP - 0.053-0.210 г/л, соляная кислота (концентрированная) - 0.720-6.000 г/л, хлороформ - остальное.

Пример получения заявленной нелинейной жидкости:

К 10 мл хлороформа добавляют 0.01 мл концентрированной соляной кислоты. 0.00105 г FInOPTAP растворяют в 10 мл подкисленного хлороформа. Раствор тщательно перемешивают. На этом получение нелинейной жидкости завершается.

Сравнительные испытания жидкости-прототипа и предлагаемой жидкости проводили на длине волны нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808=308 нм следующим образом. В качестве источника лазерного излучения использовали эксиплексный XeCl лазер (нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808=308 нм, Еимп до 40 мДж, нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808 имп=10 нс). Фокусировка излучения позволяла получать плотности мощности до 300 МВт/см2. Т0 измеряли в кварцевой кювете толщиной 1 мм с помощью спектрофотометра «Specord M40». Для измерения Тw эту же кювету с нелинейной жидкостью помещали вблизи фокусов скрещенных цилиндрических линз, фокусирующих излучение лазера. Измерение падающей и прошедшей через кювету с нелинейной жидкостью энергии излучения осуществляли в одном импульсе с помощью пирометрических измерителей энергии "Gentec-E" (измерительная головка ED-100 A. UV) с точностью до 10 мкДж, при этом погрешность измерения не превышала 1%.

Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице, где формулой CHCl3 обозначен хлороформ.

Таблица
Нелинейная жидкостьT0(308) , %W308, МВт/см 2КО 308
Прототип - ClInТФП в CHCl370 1701.2
50170 1.6
Предлагаемая жидкость - FInOPTAP в CHCl3 + 1.2 г/л соляной кислоты (концентрированной)51 1005.1
150 7.5
170 8
200 12
250

300
20

365

Из таблицы следует, что КО лазерного излучения с длиной волны нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808=308 нм у предлагаемой жидкости (FInOPTAP в CHCl3+1.2 г/л соляной кислоты) выше, чем у жидкости-прототипа уже при W=170 МВт/см2: КО308 соответственно равны 8 и 1.6. Коэффициент ограничения существенно возрастает при повышении плотности мощности до 200 МВт/см2 (КО308 =12) и, особенно, до 300 МВт/см2 (KO308 =365).

Высокая ограничительная способность предлагаемой жидкости обусловлена двумя причинами. Во-первых, само соединение FInOPTAP достаточно хорошо ограничивает мощное ультрафиолетовое излучение за счет обратного насыщенного поглощения (RSA), обусловленного оригинальной структурой молекулы и растворителем, стимулирующим выход интерконверсии, ответственной за уменьшение пропускания. Во-вторых, добавление соляной кислоты увеличивает ограничение мощного лазерного излучения за счет «включения» наряду с механизмом обратного насыщенного поглощения, имеющего низкий порог и действующего при W от 10 до нелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808 200 МВт/см2, дополнительного механизма (предположительно - нелинейного индуцированного светорассеяния). Этот дополнительный механизм действует при более высокой плотности мощности лазерного излучения (Wнелинейная жидкость для ограничения интенсивности излучения в   ультрафиолетовой области спектра, патент № 2269808200-300 МВт/см2) за счет увеличения полярности растворителя при добавлении соляной кислоты. Спектральные изменения, вызванные добавлением соляной кислоты, указывают на образование в растворе катионной формы FInOPTAP. С увеличением концентрации добавки от 0.72 до 1.20 г/л концентрированной соляной кислоты эффект возрастает, однако при увеличении концентрации кислоты выше 6 г/л, близкой к пределу растворимости, раствор мутнеет, существенно снижая линейное пропускание Т0. Существенным преимуществом предлагаемой жидкости является простота приготовления и использования.

Источники информации

1. Патент РФ №2181213, кл. G 02 С 7/10, А 61 F 9/00, В 60 J 3/06. Опубликовано 10.04.2002. Бюлл. №10.

2. Белоусов В.П., Белоусова И.М., Гавронская Е.А., Григорьев В.А., Данилов О.Б., Калинцев А.Г., Краснопольский В.Е., Смирнов В.А., Соснов Е.Н. О механизме ограничения лазерного излучения фуллеренсодержащими средами // Оптика и спектроскопия, 1999. Т.87. №5. С.845-852.

3. Flaherty S.M., Hold S.V., Cook M.J., Torres Т., Chen Yu, Hanack M., Blau W.J. Molecular engineering of peripherally and axially modified phtalocyanines for optical limiting and nonlinear optics // Adv. Mater. 2003. V.15. №1. Р.19-32.

4. Кузнецова Р.Т., Копылова Т.Н., Майер Г.В., Самсонова Л.Г., Светличный В.А., Васильев А.В., Филинов Д.Н., Тельминов Е.Н., Каботаева Н.С., Сваровская Н.В., Подгаецкий В.М., Резниченко А.В. Ограничение мощного оптического излучения органическими молекулами. II. Порфириновые и фталоцианиновые соединения // Квантовая электроника, 2004. Т.34. №.2. С.139-146 - прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нелинейная жидкость для ограничения интенсивности мощного лазерного излучения ультрафиолетовой области спектра, содержащая комплекс порфирина с металлом в хлороформе, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введена соляная кислота, а в качестве комплекса порфирина с металлом выбран фториндиевый комплекс октафенилтетраазапорфирина, при этом используется следующее соотношение компонентов, г/л:

Фториндиевый комплекс 
октафенилтетраазапорфирина 0.053-0.210
Соляная кислота (концентрированная) 0.720-6.000
ХлороформОстальное


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2269808

patent-2269808.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс G02F1/355 отличающиеся используемым материалом

Патенты РФ в классе G02F1/355:
способ ограничения интенсивности лазерного излучения -  патент 2517791 (27.05.2014)
устройство для ограничения интенсивности лазерного излучения -  патент 2481604 (10.05.2013)
способ формирования периодически поляризованного ниобата и танталата лития для нелинейно-оптических элементов и устройство для локальной поляризации ниобата и танталата лития -  патент 2425405 (27.07.2011)
нелинейно-оптический композит -  патент 2399940 (20.09.2010)
способ формирования доменной структуры в монокристаллической пластине нелинейно-оптического сегнетоэлектрика -  патент 2371746 (27.10.2009)
способ получения совершенных кристаллов трибората цезия из многокомпонентных растворов-расплавов -  патент 2367729 (20.09.2009)
нелинейно-оптический материал и способ его получения -  патент 2359299 (20.06.2009)
моноблочный ограничитель интенсивности лазерного излучения -  патент 2350991 (27.03.2009)
нелинейно-оптическая среда -  патент 2267145 (27.12.2005)

Наверх