Квантоскоп

КВАНТОСКОП (лазерный кинескоп), приёмный электронно-лучевой прибор, действие которого основано на эффекте генерации лазерного излучения в полупроводниковом монокристалле при его возбуждении пучком быстрых электронов. Первые квантоскопы разработаны в начале 1970-х годов; прототипом квантоскопа стала лазерная электронно-лучевая трубка, изобретённая российскими учёными Н. Г. Басовым, О. В. Богданкевичем и А. С. Насибовым в 1967 году.

Квантоскоп  состоит из электронного прожектора и активного элемента (АЭ) - сканирующего полупроводникового лазера с продольной (или поперечной) накачкой электронным пучком, заключённых в вакуумно-плотную оболочку. Обычно АЭ представляет собой отполированную монокристаллическую пластину толщиной несколько десятков мкм и площадью порядка 10 см2, на обе плоскости которой нанесены зеркальные покрытия: непрозрачное со стороны электронного пучка и полупрозрачное с противоположной стороны. АЭ крепится к лейкосапфировому хладопроводу, являющемуся также выходным окном квантоскопа. В месте падения электронного пучка на АЭ генерируется лазерное излучение, выходящее через полупрозрачное покрытие и хладопровод перпендикулярно плоскости АЭ. При развёртке промодулированного по интенсивности электронного пучка в телевизионный растр на АЭ образуется изображение с яркостью 106-107 кд/м2, которое проецируется объективом на внешний большой экран. Цвет излучения квантоскопа определяется материалом ПП: обычно красный и зелёный цвета получают с помощью монокристаллов CdSxSe1-x синий - с помощью ZnxCd1-xS. Для эффективной работы квантоскопа в непрерывном режиме генерации требуется охлаждение АЭ и рабочее напряжение несколько десятков кВ. Средняя мощность излучения квантоскопа достигает 25 Вт в зависимости от длины волны света при эффективности генерации 5-10%; разрешающая способность квантоскопа достигает 2500 линий (на высоту растра).

Реклама

В 2000-х годах созданы квантоскопы нового поколения, в которых используются АЭ на основе гетероструктур, представляющих собой регулярную мозаику из так называемых квантовых колодцев малого диаметра с осями, перпендикулярными к плоскостям АЭ. Каждый из квантовых колодцев представляет собой отдельный низкопороговый гетеролазер, эффективно работающий при комнатной температуре и относительно низкой энергии электронов возбуждающего электронного пучка (порядка 10 кэВ).

Основная область применения квантоскопа - отображение информации на большом экране площадью до 50 м2 и более. Перспективным является использование квантоскопов в растровой оптической микроскопии, оптической локации и дальнометрии, а также для диагностики и фотодинамической терапии онкологических заболеваний и др.

Лит.: Басов Н. Г., Богданкевич О. В., Девятков А. Г. Возбуждение полупроводникового квантового генератора пучком быстрых электронов // Доклады Академии Наук СССР. 1964. Т. 155. № 4; Уласюк В. Н. Квантоскопы. М., 1988; Зверев М. М. и др. Низкопороговые полупроводниковые лазеры зеленого диапазона с накачкой электронным пучком на основе квантоворазмерных гетероструктур // Квантовая электроника. 2004. Т. 34. № 10.

В. Н. Уласюк.