Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения

Экспериментально исследуется регистрация импульсного ИК лазерного излучения с применением полупроводниковой фотографической системы ионизационного типа. В качестве фотоприемника использован полуизолирующий арсенид галлия, имеющий фотопроводимость в области длин волн 0,8–1,7 мкм. Толщина газоразрядно...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2017
Автори:	Касымов, Ш.С., Мирзажонов, З., Йулдашев, Х.Т., Ахмедов, Ш.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2017
Назва видання:	Журнал физики и инженерии поверхности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133455
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения / Ш.С. Касымов, З. Мирзажонов, Х.Т. Йулдашев, Ш.С. Ахмедов // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 4. — С. 218–222. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-133455
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1334552018-05-29T03:03:03Z Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения Касымов, Ш.С. Мирзажонов, З. Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С. Экспериментально исследуется регистрация импульсного ИК лазерного излучения с применением полупроводниковой фотографической системы ионизационного типа. В качестве фотоприемника использован полуизолирующий арсенид галлия, имеющий фотопроводимость в области длин волн 0,8–1,7 мкм. Толщина газоразрядного промежутка ~60 мкм, давление воздуха в промежутке ~100 мм рт. ст. В опытах использован лазер с длительностью импульса 60 мкс и λ = 1,315 мкм. Експериментально досліджується реєстрація імпульсного ІЧ лазерного випромінювання з застосуванням напівпровідникової фотографічної системи іонізаційного типу. Як фотоприймач застосовується напівізолюючий арсенід галію, що має фотопровідність в області довжин хвиль 0,8–1,7 мкм. Товщина газоразрядного проміжку ~60 мкм, тиск повітря в проміжку ~100 мм рт. ст. У дослідах використаний лазер з тривалістю імпульсу 60 мкс і λ = 1,315 мкм. An experimental study was made the recording of the pulsed IR laser radiation with the use of ionization-type semiconductor photographic system. Semi-insulating gallium arsenide was used as a photodetector since it possessed photoconductance in the wavelength range of 0,8–1,7 μ. The gas discharge gap thickness was ~60 μ, the air pressure in the gap was ~100 mm Hg. A laser with the radiation pulse length of ~60 μs and λ = 1,315 μ was used in the experiments. 2017 Article Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения / Ш.С. Касымов, З. Мирзажонов, Х.Т. Йулдашев, Ш.С. Ахмедов // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 4. — С. 218–222. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2519-2485 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133455 621.315.592:621.382:621.385 ru Журнал физики и инженерии поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Экспериментально исследуется регистрация импульсного ИК лазерного излучения с применением полупроводниковой фотографической системы ионизационного типа. В качестве фотоприемника использован полуизолирующий арсенид галлия, имеющий фотопроводимость в области длин волн 0,8–1,7 мкм. Толщина газоразрядного промежутка ~60 мкм, давление воздуха в промежутке ~100 мм рт. ст. В опытах использован лазер с длительностью импульса 60 мкс и λ = 1,315 мкм.
format	Article
author	Касымов, Ш.С. Мирзажонов, З. Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С.
spellingShingle	Касымов, Ш.С. Мирзажонов, З. Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С. Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения Журнал физики и инженерии поверхности
author_facet	Касымов, Ш.С. Мирзажонов, З. Йулдашев, Х.Т. Ахмедов, Ш.С.
author_sort	Касымов, Ш.С.
title	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения
title_short	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения
title_full	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения
title_fullStr	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения
title_full_unstemmed	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения
title_sort	фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ик излучения
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2017
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/133455
citation_txt	Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения / Ш.С. Касымов, З. Мирзажонов, Х.Т. Йулдашев, Ш.С. Ахмедов // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 4. — С. 218–222. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Журнал физики и инженерии поверхности
work_keys_str_mv	AT kasymovšs fotopreobrazovatelʹdlâissledovaniâharakteristiklazernogoikizlučeniâ AT mirzažonovz fotopreobrazovatelʹdlâissledovaniâharakteristiklazernogoikizlučeniâ AT juldaševht fotopreobrazovatelʹdlâissledovaniâharakteristiklazernogoikizlučeniâ AT ahmedovšs fotopreobrazovatelʹdlâissledovaniâharakteristiklazernogoikizlučeniâ
first_indexed	2025-07-09T19:00:12Z
last_indexed	2025-07-09T19:00:12Z
_version_	1837197024096681984
fulltext	218 Журнал фізики та інженерії поверхні, 2017, том 2, № 4, сс. 218–222; Журнал физики и инженерии поверхности, 2017, том 2, № 4, сс. 218–222; Journal of Surface Physics and Engineering, 2017, vol. 2, No. 4, pp. 218–222 © Касымов Ш. С., Мирзажонов З., Йулдашев Х. Т., Ахмедов Ш. С., 2017 УДК 621.315.592:621.382:621.385 ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИК ИЗЛУЧЕНИЯ Ш. С. Касымов, З. Мирзажонов, Х. Т. Йулдашев, Ш. С. Ахмедов Ферганский Политехнический Институт, Фергана, Узбекистан Поступила в редакцию 12.12.2017 Экспериментально исследуется регистрация импульсного ИК лазерного излучения с приме- нением полупроводниковой фотографической системы ионизационного типа. В качестве фо- топриемника использован полуизолирующий арсенид галлия, имеющий фотопроводимость в области длин волн 0,8–1,7 мкм. Толщина газоразрядного промежутка ~60 мкм, давление воздуха в промежутке ~100 мм рт. ст. В опытах использован лазер с длительностью импульса 60 мкс и λ = 1,315 мкм. Ключевые слова: арсенид галлия, импульсное инфракрасное лазерное излучение, полупро- водниковая фотографическая система, фотоприемник. ФОТОПЕРЕТВОРЮВАЧ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ІЧ ВИПРОМІНЮВАННЯ Ш. С. Касимов, З. Мірзажонов, Х. Т. Йулдашев, Ш. С. Ахмедов Експериментально досліджується реєстрація імпульсного ІЧ лазерного випромінювання з застосуванням напівпровідникової фотографічної системи іонізаційного типу. Як фото- приймач застосовується напівізолюючий арсенід галію, що має фотопровідність в області до- вжин хвиль 0,8–1,7 мкм. Товщина газоразрядного проміжку ~60 мкм, тиск повітря в проміжку ~100 мм рт. ст. У дослідах використаний лазер з тривалістю імпульсу 60 мкс і λ = 1,315 мкм. Ключові слова: арсенід галію, імпульсне інфрачервоне лазерне випромінювання, напівпровідникова фотографічна система, фотоприймач. PHOTOCONVERTOR TO STUDY IR LASER RADIATION CHARACTERISTICS Sh. S. Kasymov, Z. Mirzazhonov, X. T. Yuldashev, Sh. S. Akhmedov An experimental study was made the recording of the pulsed IR laser radiation with the use of ionization-type semiconductor photographic system. Semi-insulating gallium arsenide was used as a photodetector since it possessed photoconductance in the wavelength range of 0,8–1,7 μ. The gas discharge gap thickness was ~60 μ, the air pressure in the gap was ~100 mm Hg. A laser with the radiation pulse length of ~60 μs and λ = 1,315 μ was used in the experiments. Keywords: gallium arsenide, pulsed infrared laser radiation, semiconductor photographic system, photodetector. ВВЕДЕНИЕ В связи с разработкой ИК лазеров в насто- ящее время остро стоит проблема изме- рения пространственного распределения энергии по сечению пучка. В ближней ИК области (λ < 1,3 мкм) вопросы регистрации в основ ном решены на базе применения ИК фотопленок либо электронно-оптиче ских преобразователей (ЭОП). Эти методы дают хорошие результаты как в интегральном, так и в покадровом режимах регистрации. В последнем случае информация, есте- ственно, более полная, поскольку появля- ется воз можность проследить кинетику изменения лазерных параметров в течение им- пульса излучения. Дальнейшее продвижение чувствительности галогенидосеребряных фо томатериалов в сторону более длинных волн встречает принципиальные труд ности [1], поскольку Ш. С. КАСЫМОВ, З. МИРЗАЖОНОВ, Х. Т. ЙУЛДАШЕВ, Ш. С. АХМЕДОВ 219ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 на такие фотоматериалы оказывает существенное воз действие тепловое излучение окружающей среды. Область применения ЭОП ограничивается красной границей внешнего эффекта с λ = 1,2–1,5 мкм [2]. Неселективные приемники излучения, такие как термочувствительные люминофоры [3] и магнитные пленки [4–6], имеют сравнительно низкую чувствительность (~103 см2/Дж) и небольшой динамический диапазон (~15 и ~30 соответственно), что сужает, а в ряде случаев и полностью исключа ет возможность их применения. Матричные системы с использованием пироэлектрических или термоэлектрических [7, 8] приемников ИК излучения в принципе реша ют рассматриваемую проблему. Однако для удовлетворительного описания параметров лазерного пучка необходимо большое количество (≥ 104) изме рительных каналов, что практически реализовать очень сложно. Таким образом, существующие способы регистрации либо в силу фи зических ограничений не могут работать при λ ≥ 1,5 мкм, либо не обладают совокупнос- тью технических характеристик, необходи- мой для определения пространственного распределения энергии по сечению лазер- ного пучка. Следует особо выделить во- прос измерения распределения энергии в режиме покадровой съемки. Если для λ ≤ 1,3 мкм такие регистраторы разработаны на основе ЭОП, то для больших длин волн все известные приемники изображений не обладают способностью изменять свою чув- ствительность, что необходимо для режима покадровой съемки. В настоящей работе предпринята попытка создания регистраторов лазер- ного ИК излучения принципиально но- вого типа на основе полупроводниковой фотографической системы ионизационного типа, предложенной в [11–13]. Такие си- стемы позволяют продвинуть измере- ния распределения энергии по сечению пучка в более длинноволновую область и сравнительно просто осуществить режим покадровой съемки, дающий воз- можность проследить кинетику процессов в лазере. 1. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ Работа устройства основана на управ- лении разрядным током в тонком газо- заполненном промежутке посредством распределенного по сечению разряда фото- чувствительного полупроводникового слоя. На рис. 1 показана принципиальная схема прибора, примененного в описанных ниже исследовани- ях. Система состоит из полупроводниковой фоточувствительной пластины (1), снабжен- ной полупрозрачным электродом (2). Вну- тренняя поверхность пластины отделена от поверхности регистрирующего слоя (4) газовым зазором (3). Регистрирующий слой (4) располагается на прозрачном проводящем контрэлектроде (5), выполненном, например, из стеклянной пластинки, покрытой про- водящей пленкой SnO2. При подключении к системе напряжения происходит пробой га- зового разряда, отличающийся тем, что в раз- рядной ячейке присутствует распределенное сопротивление полупроводника, способству- ющее демпфированию токовых неустойчи- востей. Сопротивление, полупроводника полностью определяет величину плотности тока по площади сечения и при освещении полупроводника может управлять величиной и распределением тока в газовом зазоре. Фотографическая регистрация может осу- ществляться за счет непосредственного воз- действия свечения газа разрядной области на фоточувствительный материал (первый спо- соб). Кроме того, может быть использовано возбуждение энергичными частицами разряд- ного промежутка (а также УФ свечения) люми- несцентного слоя, нанесенного на внутреннюю поверхность прозрачного электрода (5). В этом 2 1 U 5 4 3 Рис. 1. Принципиальная схема устройства ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИК ИЗЛУЧЕНИЯ 220 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 4, изображение которой объективом 5 проецируется на фотоприемник камеры 9 . Часть диафрагмы прикрыва лась нейтральным фильтром. В результате многократного отражения в зеркальном клине 6 в плоскости полупроводника получается набор изображений щели с разной плотностью энергии. Калориметры 2, 7 с помощью полупрозрачных зеркал 12 и 14 контролируют общую энергию лазера и энергию, поступающую на фотоприемник. Интерференционный светофильтр 8 защищает фотоприемник от фоновой засветки, пропуская только излучение лазера. Запуск схемы блока импульсов высокого напряжения 10 производится импульсом синхронизации, идущим от лазера. Осциллограф 11 контролирует в з а и м н о е п о л ож е н и е в о в р е м е н и импульса высокого напряжения на камере (длительность его 100 мкс) и импульса излучения, форма которого регистрируется фотодиодом 3 с помощью полупрозрачного зеркала 13. Широкий динамический диапазон системы, как показали опыты [8], обусловлен тем обстоятельством, что в большом интервале плотности тока дифференциальное сопротивление газоразрядного промежутка практически обращается в нуль. Поэтому изменение сопротивления фотоприемника при Ф от от ок , о тн . е д. 100 50 0,5 1,0 1,5 λ, мкм Рис. 2. Спектральная характеристика чувствительности фотоприемника 1 3 11 10 8 7 6541312 2 9 14 Рис. 3. Схема измерений характеристик фотоприемника случае изображение на фоточувствительном ма- териале формируется за счет свечения люмино- фора (второй способ). Следует подчеркнуть, что фотографическая чувствительность системы появляется только при приложении к ее электродам достаточно высокого напряжения. Таким образом, устройства рассматриваемо- го типа удовлетворяют принципу управляемой чувствительности, согласно которому высокая фотографическая чувствительность в ИК об- ласти может быть достигнута, если чувстви- тельность системе сообщается только на время полезного экспонирования. 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В настоящих исследованиях фотографическая регистрация в основном осуществлялась по первому способу. Электрод 5 (рис. 1) выполнялся в виде тонкой мелкоструктурной металлической сетки, к внешней стороне которой прижималась фотопленка (эмульсией к сетке). Во втором способе люминесцентный слой (светосостав К-60) наносился на обращенную к разряду поверхность прозрачного проводящего электрода (слой SnO2 на стекле). В обоих режимах регистрации использовалась фотопленка РФ-3. В качестве фотоприемника применялся полуизолирующий арсенид галлия, имеющий фотопроводимость в области длин волн λ ~ 0,8–1,7 мкм (рис. 2). Толщина зазора составляла 60 мкм, а давление газа в нем (применялся воздух) порядка 100 мм рт. ст. Размер кадра соответствовал площади круга диаметром 17 мм. Для исключения засветки пленки фоновым светом входное окно камеры выполнено из оптически полированного кремния. Значения фототока (кривая 1) при засветке собственным сильнопоглощаемым светом велики при соединении отрицатель- ного полюса источника с полупрозрачным электродом. В условиях противоположной полярности напряжение коротковолновой чувствительности практически отсутствует (кривая 2). С хе ма и с п ы т а н и й п р и вед е н а н а рис. 3. Импульс излучения лазера 1 (λ = 1,315 мкм, длительность ~60 мкс) подсвечивает диафрагму щелевого типа Ш. С. КАСЫМОВ, З. МИРЗАЖОНОВ, Х. Т. ЙУЛДАШЕВ, Ш. С. АХМЕДОВ 221ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 его освещении не вызывает перераспределения напряжения между фотоприемником и преобразующим элементом (газоразрядным промежутком). Высокая фотографическая чувствительность ионизационных систем в ИК области спектра обеспечивается эффективным процессом преоб- разования потока ИК излучения, вызывающего фотопроводимость в полупроводниковом фото- приемнике, в энергию, выделяющуюся в газо- разрядном промежутке при протекании в нем тока. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Результаты испытаний подтвердили возмож- ность использования полупроводниковых фо- тографических систем ионизационного типа для регистрации лазерного излучения. Каме- ра имеет существенно лучшие относительно магнитных пленок и термочувствительных экранов технические характеристики по дина- мическому диапазону и чувствительности. Необходимо подчеркнуть, что возможность применения ионизационных систем не огра- ничивается спектральной областью чувстви- тельности фотоприемников, рассмотренных в настоящей работе. Длинноволновую границу чувствительности можно расширить, приме- нив охлаждаемые фотоприемники с меньшими энергиями фотоионизации примесных центров. Привлекательной особенностью устройств является возможность электрического управления чувствительностью (наличие «электрического» затвора). Высокая чувствительность, большой ди- намический диапазон, малая инерционность процессов в газовом промежутке открывают перспективы для осуществления покадровой съемки исследуемого сечения лазерного пучка. ЛИТЕРАТУРА 1. Йулдашев Х. Т., Касымов Ш. С., Хайдаров З. Фотопреобразователь ИК-изображений со сверхтонкой газоразрядной ячейкой и люминофором // Журнал прикладной фи- зики. — 2016. — № 2. — С. 94–99. 2. Йулдашев Х. Т., Хайдаров Б. З., Касы- мов Ш. С. Новый фотографический эффект в сверхтонкой газоразрядной ячейке с по- лупроводниковым электродом // Журнал прикладной физики. — 2016. — № 5. — С. 75–80. 3. Лодыгин А. Н., Астров Ю. А., Порцель Л. М., Берегулин Е. В. Динамика таунсендовско- го разряда в аргоне // ЖТФ. — 2015. — Т. 85(5). — С. 27–31. 4. Астров Ю. А., Лодыгин А. Н., Порцель Л. М. Гексагональные структуры тока в системе полупроводник-газоразрядный промежуток // ЖТФ. — 2011. — Т. 81(2). — С. 42–47. 5. Орбух В. И., Лебедева Н. Н., Саламов Б. Г. Влияние поверхностной проводимости по- лупроводникового электрода на распределе- ние газорязрядного тока // ФТП. — 2009. — Т. 43, вып 10. — С. 1329–1332. 6. Лодыгин А. Н., Порцель Л. М., Астров Ю. А. Газовый разряд в аргоне и азоте при кри- огенной температуре в тонких зазорах // Письма в ЖТФ. — 2008. — Т. 34(14). — С. 61–66. 7. Лебедева Н. Н., Орбух В. И., Эйвазова Г. М., Боброва Е. Ю. Выпрямление на контакте по- лупроводник-газоразрядная плазма // Вест- ник Бакинского Государственного Универ- ситета. — 2007. — № 4. — С. 199–200. 8. Лебедева Н. Н., Орбух В. И., Боброва Е. Ю. Преобразователь ИК-изображения на осно- ве GaАs и его возможные модификации // Вестник Бакинского Государственного Уни- верситета. — 2005. — № 5. — С. 111–115. REFERENCES 1. Juldashev H. T., Kasymov Sh. S., Hajdarov Z. Fotopreobrazovatel’ IK-izobrazhenij so sverh- tonkoj gazorazryadnoj yachejkoj i lyumi- noforom // Zhurnal prikladnoj fiziki. — 2016. — No. 2. — P. 94–99. 2. Juldashev H. T., Hajdarov B. Z., Kasymov Sh. S. Novyj fotograficheskij effekt v sverhtonkoj gazorazryadnoj yachejke s poluprovodnikovym elektrodom // Zhurnal prikladnoj fiziki. — 2016. — No. 5. — P. 75–80. 3. Lodygin A. N., Astrov Yu. A., Porcel’ L. M., Beregulin E. V. Dinamika taunsendovskogo razryada v argone // ZhTF. — 2015. — Vol. 85(5). — P. 27–31. 4. Astrov Yu. A., Lodygin A. N., Porcel’ L. M. Geksagonal’nye struktury toka v sis- teme poluprovodnik-gazorazryadnyj pro- mezhutok // ZhTF. — 2011. — Vol. 81(2). — P. 42–47. 5. Orbuh V. I., Lebedeva N. N., Salamov B. G. ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИК ИЗЛУЧЕНИЯ 222 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 4, vol. 2, No. 4 Vliyanie poverhnostnoj provodimosti polu - provodnikovogo elektroda na raspredelenie gazoryazryadnogo toka // FTP. — 2009. — Vol. 43, vyp 10. — P. 1329–1332. 6. Lodygin A. N., Porcel’ L. M., Astrov Yu. A. Gazovyj razryad v argone i azote pri kriogennoj temperature v tonkih zazorah // Pis’ma v ZhTF. — 2008. — Vol. 34(14). — P. 61–66. 7. Lebedeva N. N., Orbuh V. I., Ejvazova G. M., Bobrova E. Yu. Vypryamlenie na kontakte poluprovodnik-gazorazryadnaya plazma // Vest nik Bakinskogo Gosudarstvennogo Uni- versiteta. — 2007. — No. 4. — P. 199–200. 8. Lebedeva N. N., Orbuh V. I., Bobrova E. Yu. Preobrazovatel’ IK-izobrazheniya na osnove GaAs i ego vozmozhnye modifikacii // Vestnik Bakinskogo Gosudarstvennogo Universiteta. — 2005. — No. 5. — P. 111–115.

Фотопреобразователь для исследования характеристик лазерного ИК излучения

Репозитарії

Схожі ресурси