О характеристиках полимерного планарно-волоконного люминесцентного преобразователя ультрафиолетовых сигналов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 532.783

Д.Е. Трушенко

ИЛФ СО РАН, Новосибирск

О ХАРАКТЕРИСТИКАХ ПОЛИМЕРНОГО ПЛАНАРНО-ВОЛОКОННОГО ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ СИГНАЛОВ

Рассматривается гибридный люминесцентный преобразователь УФ сигналов и его характеристики в зависимости от положения освещенной области и угла падения излучения.

D.E. Trushenko

Institute of Laser Physics, Novosibirsk

ON THE CHARACTERISTICS OF THE POLYMER PLANAR-FIBER LUMINESCENCE CONVERTER ULTRAFIOLET SIGNALS

We consider a hybrid UV signal fluorescent converter and its characteristics depending on the position of the illuminated region and the angle of incidence.

Исследование применения планарных волноводов с люминофорами в качестве приемников оптического излучения началось сравнительно недавно [1]. В данной статье проводилось исследование координатных характеристик гибридного планарного волновода в зависимости от положения фокуса и угла падения сигнала, в котором излучение передается на фотоприемник через внедренное оптическое волокно.

Для исследования координатных характеристик планарного волновода был изготовлен образец полимерного волновода с люминофором Родамин 6g с внедренными полимерными оптическими волокнами.

с ,

1 >— ГГ 1

/ \ \ А/ \L \Z.

Рис. 1. Схема изготовления планарного волновода

1 - лампа БУФ - 90; 2 - верхняя подложка; 3 - акрилат с определённой концентрацией люминофора; 4 - кювета с нижней подложкой

Пленочный волновод изготавливался методом фотополимеризации смолы под действием ультрафиолетового света без доступа воздуха. В качестве матрицы волновода была взята полимерная смола Акрилат - 13 с показателем

преломления n = 1,47. При изготовлении плёнки в неотвержденную смолу добавлялся люминофор в нужной концентрации. Фотополимеризация проводилась между двумя оптическими стеклами под УФ лампой БУФ - 90 в течение 40 минут [2].

На рис. 1 показана схема установки для отверждения смолы акрилат13.

Полученная пленка имеет размеры рабочей поверхности 50*50 мм и толщину 1 ± 0,1 мм. Волокна расположены на равном расстоянии с шагом 0,8 мм. Спектр поглощения пленки, измеренный на спектрофотометре Hamamatsu, представлен на рис. 2.

05

-в-

,г

Ы

1 і \ л \ J \ ■ \ / \ і f / і І 1 -

■ \ / 1 1 і' / і

]1 ; ї і І 1 і 1 І

; 1 гг Ч 'v \ } 1 / \ \ і і 1 1 1

—Е 1 І \

заа

т

500

Длина FMHHt нм

600

700

Рис. 2. Спектр поглощения люминофора Родамин в акрилате (концентрация

-5

люминофора в акрилате 10" моль/литр)

Диаметр оптического волокна 1 мм, показатель преломления п = 1,49. Один из торцов волновода, интегрированный в планарный волновод, представляет собой фокон (рис. 3).

Рис. 3. Фокон на конце волокна

Подобная конструкция волновода позволяет собирать свет в угле 68° против 40° у обычного волновода диаметром 1 мм. На рис. 4 представлен ход лучей в волноводе.

Рис. 4. Ход лучей внутри полимерного волновода

В ходе эксперимента волновод облучался зеленым полупроводниковым лазером (X = 535 нм, диаметр пучка 1,5 мм, расстояние до образца 50 см). При определении линейных и угловых характеристик проводился замер мощности сигнала в каждом волноводе.

Рис. 5. Координатные характеристики волновода

При определении линейных характеристик перемещение точки засветки производилось с шагом 5 мм. При измерении угловых характеристик пленка устанавливалась на поворотный столик, пучок направлялся в центр пленки.

Результаты измерений представлены на рис. 5 и рис. 6.

Подобная конструкция планарного волновода с интегрированными оптическими волноводами позволяет определить точку фокуса сигнала и обладает широкой диаграммой направленности.

РО

270

Рис. 6. Диаграмма направленности приема излучения

Недостатком конструкции является непрочность соединения планарного волновода и полимерных волокон вследствие низкой адгезии материала матрицы к материалу оптических кабелей, а так же высокая эластичность пленки приводит к разрушению соединения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Голубенков А.А., Плюснин В.Ф., Поллер Б.В. Приемник УФ излучения на основе раствора люминофора в пленке. // Радиолокация, навигация, связь. VII международная научно-техническая конференция. - Воронеж, 2001. - Т. 2. - С. 1262-1271.

2. Поллер Б.В., Коломников Ю.Д., Трушенко Д.Е. Исследование планарных полимерных антенн с люминофорами для лазерных информационных систем // Сб. мат. Междунар. научн. конгр. «ГЕО-Сибирь-2006». - Т. 4. - С. 176-180.

© Д.Е. Трушенко, 2010