CC BY
51
УДК 621.396
Б.В. Поллер, В.М. Клементьев, А.В. Бритвин, Д.Е. Трушенко ИЛФ СО РАН, Новосибирск
ОБ АНОМАЛИЯХ ЗАТУХАНИЯ НЕКОТОРЫХ ОПТИЧЕСКИХ И ТЕРАГЕРЦОВЫХ ЛАЗЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ В ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ
В статье рассматривается затухание терагерцового излучения в политетрафторэтилене при нагреве.
B.V. Poller, V.M. Klement'ev, A.V. Britvin, D.E. Trushenko Institute of Laser Physics, Novosibirsk
AN ANOMALY ATTENUATION OF SOME OPTICAL AND TERAHERTZ LASER RADIATION IN POLITETRAFTORETILENE TEMPERATURE CHANGES
The article deals with the attenuation of terahertz radiation in politetraftoretilene during heating.
Полимер политетрафторэтилен или фторопласт-4 (ФТ-4) является перспективным материалом для разработки различных устройств в терагерцовом (ТГц) диапазоне [1]. Сам ФТ-4 относится к двухфазным веществам и состоит из кристаллической и аморфной частей. Химическое строение полимера определяется формулой:
[ - CF2 - CF2 - ]n .
ФТ-4 перерабатывается холодным прессованием при последующем спекании при температуре около 340 °С. Температура плавления
кристаллической части 327 °С. Основной рабочий диапазон температур от минус 200 °С до плюс 260 °С.
Описание стенда ТГ ц и результаты
Для анализа свойств полимерных материалов и волноводов в ТГц диапазоне были использованы ТГ ц лазерные сигналы от стенда, разработанного под руководством д.ф.-м.н. Клементьева В. М. В основе разработки стенда лежала модернизация системы лазеров для генерации ТГц излучения на ячейках с аммиаком, фреоном, метанолом в диапазоне от 81,263 мкм до 263 мкм (3,692 - 1,14 ТГц) рис. 1.
Рис. 1. Схема ТГц стенда
Прием ТГц излучения осуществлялся с помощью разработанных трех различных приемников. Исследовались образцы полимерных, полимернокерамических и керамических волноводов длиной до 10 см. В качестве материалов оболочек и сердцевин использовались полиметилметакрилат, полиэтилен, политетрафторэтилен, керамические волноводы на основе окиси алюминия. Предварительная оценка затухания в различных образцах волноводов показала ведущую роль затухания ТГЦИ в самом материале полимера. Величины погонного затухания на 3,69 ТГц в различных образцах волноводов колебались от одного дБ на мм, до одного дБ на несколько см.
и
к
К
2
и
к
К
Интересные результаты были получены при исследовании влияния температуры на затухание ТГЦИ в полимерах (рис. 2). Для ряда полимеров повышение температуры приводило к незначительному увеличению затухания, то для политетрафторэтилена (ФТ-4) в области выше границ рабочих температур (260 °С) наблюдалось уменьшение затухания (просветление).
0,025 -
0,03 -
0,05 -
0,4 -
100
200
300
Т И
Рис. 3. Характеристики зависимости затухания оптического и ТГц излучений в полимерах (ПВС, ПММА, ФТ-4) от температуры
К
1
Результаты измерений затухания видимого и ближнего инфракрасного излучения в образце ФТ-4 толщиной 2 мм при нагреве представлены в табл. 1. Для ТГЦИ наоборот наблюдалось резкое (в 30 раз) увеличение затухания рис. 3. Этот эффект наблюдался при неоднократном нагреве образцов из ФТ-4.
Таблица 1. Результаты эксперимента по пропусканию оптического сигнала политет-рафторэтиленом при комнатной температуре и при нагреве выше 250
°С
Облученность приемника Коэффициент затухания
X, нм начальная !0, люкс при t=25°C IX, люкс при ^250°С !н, люкс при t=25°C ах, мм-1 при ^250°С ан, мм-1
440 45 0,45 6 2,30 1,00
560 40 0,4 5 2,30 1,04
585 100 1,15 16 2,23 0,92
615 90 1,05 13,5 2,23 0,95
680 120 1,4 18 2,23 0,95
950 6 0,1 0,8 2,05 1,00
Таким образом, применение при повышенных температурах фторопласта как материала для терагерцового излучения ограничивается температурой аномального затухания.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Воронкова Е.М., Гречушников Б.Н., Дистлер Г.И., Петров И.П. Оптические материалы для инфракрасной техники. - М.: Наука.-1965.-335 с.
© Б.В. Поллер, В.М. Клементьев, А.В. Бритвин, Д.Е. Трушенко, 2010
