Способ генерации в лазерах на растворах органических соединений

Способ генерации в лазерах на растворах органических соединений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1233236 А 1 (я) 4 Н 01 8 3/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

/ Ф<,; Р,;

t:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 где Ю= — — — (1 + 2 fn б N, (1-2) Iooo N«; х — — — — — — — -) n+ kМ пор

+ причем и 2 ci N u I ci I пор с o npp o

М.

n mop

У и р

Е (2 1) 3653091/24-25 (22) 19.09.83 (46) 23.05.86. Бюл. ¹ 19 (71) Физический институт им,П.H.Ëåбедева (72) Ю.Ю.Стойлов (53) 62 1.375.8(088.8) (56) Draggoo V.G. Morton R.G. Bluegreen dye laser emerges as dark horse

for links to submarines — Laser Focus 1980, v. 17, ¹- 10, р.12 °

Iethwa I. et all. А reliable high

average power dye laser. IEEE. Journal of Quantum Electronics. 1978, QE-14, р. 1 19. (54)(57) 1. СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ В ЛАЗЕРАХ НА РАСТВОРАХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, включающий заполнение лазерной кюветы раствором рабочего вещества, возбуждение и замену рабочего вещества в зоне оптического возбуждения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения

КПД генерации и выходной энергии лазера, а также уменьшения расходимости генерируемого излучения, лазерную кювету заполняют оптически толстым слоем рабочего вещества, обладающего в растворе способностью испытывать под действием света накачки фотохимическое преобразование в прозрачный для света накачки продукт, и выбором состава рабочего вещества и условий его возбуждения осуществляют замену возбуждаемого рабочего вещества путем перемещения границы фотохимического преобразования в процессе возбуждения со скоростью больше 10 м/с.

2, Способ по и, 1, о т л и ч а ю шийся тем, что кювету заполняют раствором красителя с реагентом иэ группы ненасыщенных углеводородов прерывающих при фотохимической реакции н -электронную цепь молекулы красителя, и осуществляют замену

О возбуждаемого рабочего вещества путем перемещения границы фотохимического преобразования в процессе возбуждения со скоростью, определяемой из соотношения п„«kМ

v=-- — — -У, о

I пороговая плотность возбужденных молекул красителя в зоне генерации, см, константа скорости фотохимической реакции, см /с, плотность молекул реагента в растворе,см, плотность рабочих молекул красителя в растворе, см ; ширина зоны возбуждения; пороговая интенсивность накачки, см с интенсивность источника накачки, см с

-« °

1233236

Продолжение таблицы

Реагент

Краси- 1,4 — Дифетель нилбутадиен

К102 3, 3

1О

1) 24+0,1

К120

1,6

О, 025

К153

К314 32 2, 5

0,7

Имитрин-21 О, 9

0,012

1,4-Дистерилбензол

Реагент

Краситель

1,4-Ди25. фенилбутадиен

4,0

3,3

К2

6,3

0,43

1,0

7,3+0,7

5,0

К6

К7

12,5

К30

1,5

0,24

К47

6,7+0,6 где 7 — время жизни возбужденной молекулы красителя, с;

6, — сечение поглощения потока накачки молекулами краситеЛЯ, СМ .

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что кювету заполняют раствором красителя, способного к фотоиэомеризации, и осуществляют замену возбуждаемого рабочего вещества путем перемещения границы фотохимиИзобретение относится к квантовой электронике, а именно к лазерам на растворах органических соединений, и может быть использовано для получения генерации в рабочем веществе лазера.

Цель изобретения — увеличение КПД генерации и выходной энергии лазера, а также уменьшение расходимости генерируемого излучения.

Для определения скорости перемещения границы фотохимического преобразования измеряются константы скоростей К (точнее,,величин КГ, гце время жизни возбужденной молекулы красителя, с) для растворов органических соединений с реагентом о при комнатной температуре (20 С).

Данные измерений К7 (10 " см ) сведены в таблицу.

1,4-Дифе- Стильбен 1,4-Дистенилбута- рилбенэол диен ческого преобразования в процессе возбужде.ния со скоростью, определяеи „(1-Z) мой из соотношения v 1

У причем n„ «N и I ((I

" Р о пор, — — (1+2 ln „ ), 1 Pi iI 6.N, О о и" поР где (1 — g) — вероятность изомеризации возбужденной молекулы красителя за время .

Стильбен 1,4-Дистерилбензол

Ч1 р и м е р 1. В темноте при комнатной температуре (20 С) приготавливают раствор красителя кумарин 6 (с концентрацией N = 10 см 3) в диэтиловом эфире в смеси с 1,4-ди3

3 1233236

3,42 ° 10 см ). В темноте раствор заливают в прямоугольную кварцевую лазерную кювету размером 1х1х2 см.

Зеркала лазерного резонатора с коэффициентами отражения К, = 1 и В. = 5

= 0,13 в полосе поглощение 520+10 нм вплотную прилегают к двум противоположным боковым граням кюветы размером 1х2 см. Перпендикулярно к грани размером 1х1 см в кювету вводят направленный- световой поток накачки на длине волны 440 нм (3-я гармони. ка лазера на атомарном йоде) с интенсивностью Ео = 10 см" с . Сечение поглощения света накачки молекулами красителя 0 = 10 см . Излучательное время жизни возбужденных моле-9 кул c, = 3.10 с. Константа скорости реакции обесцвечивания возбужденных синглетных молекул кумарина 6 с

1,4-Дифенилбутадиеном,согласно табличным данным равна К = — 2 43-10 см с .

Согласно предлагаемому расчету при указанных параметрах получают следующие данные: ширина зоны возбуждения У = 1,2 см; скорость перемещения границы фотохимического преобразования v -= 10 см/с; время за7 мены вещества в зоне оптического

1 возбуждения p t = — = 20 нс КПД rev

S нерации = 107 (для известного способа 1X), энергия генерации за тот же промежуток времени в предлагаемом способе увеличивается в 10 раз по сравнению с известным, так как увеличение энергии прямопропорционально увеличению КПД. Расходимость 10 4 (для известного способа — 10 ).

Таким образом, предлагаемый способ генерации позволяет осуществлять замену возбуждаемого рабочего вещества в лазерах на растворах органических соединений со скоростями значитеяьно больше 10 м/с (например

10 м/с), т.е. за несколько микросе.—

Пример 2 ° В темноте при комо натной температуре (20 С) приготавливают раствор красителя кумарин 6 (К6) с концентрацией И = 10 7 см в диэтиловом эфире в смеси с 1 4-Ди. фенилбутадиеном при концентрации И = — 3,42 10 см . В темноте раствор заливают в стеклянную лазерную кювету диаметром 10 см и. длиной 50 см.

На боковую стенку кюветы.в полосе поглощения кумарина 6 (380-480 нм) подают световой поток с интенсивностью Е = 3 ° 10 см с (свет открытого сильноточного разряда с температурой Т = 30000 К). Среднее по полосе К6 сечение поглощения на- . качки u = 10 см . Излучательное время жизни возбужденных молекул

3 .10 с. Константа скорости реакции обесцвечивания, согласно табличным данным, равна К = 2,43 ° 10 " см /с.

Согласно расчету получают следующие данные: ширина эоны возбуждения

1 . = 0,82 см, скорость перемещения границы v = 1,36.10 см/с; время замены вещества в зоне оптического возбуждения t = 6 мкс, КЛД генерации 37. (известного способа 1X) энергия генерации увеличивается в

3 раза, расходимость равна 3 10 (для известного способа — 10 ).

Пример 3. В темноте приготавливают раствор 1,4-Дифенилбутадиена (с концентрацией молекул 10 см- ) в гексане. В темноте раствор заливают в прямоугольную кварцевую лазерную кювету размером 1х1х2 см. Зеркала лазерного резонатора с отражением

R, = 1; К = 0,13 в полосе 375+10 нм вплотную прилегают к граням кюветы размером 1х2 см. Перпендикулярно к боковой незанятой зеркалом грани кюветы ix2 см подают излучение накачки на длине волны 347 нм (2-я гармоника излучения рубинового лазера) с интенсивностью I = 10 6 см c.

Сечение поглощения накачки б — /6 о

1,25" lO см . Пороговая плотность

М- !6 возбужденных частиц n„, = tO см .

Время жизни возбужденных молекул 6

0,48 нс; ) = 0 31. Под действием света накачки молекулы 1,4-Дифенилбутадиена меняют исходную транс-форму на цис-форму, которая не флуо-ресцирует и обладает сечением поглощения накачки, в 6,5 раз меньшим

6 = 1,9 10 см .

Согласно предлагаемому расчету. получают следующие данные: ширина зоны возбуждения 2 =--. .0 5 см; скорость замены активного вещества v = — 2,5 10 см/с; время замены вещества в зоне оптического возбуждения — 2 нс, КПД генерации 15Х (для известного способа 17); выходная энергия генерации увеличивается в

15 раз; расходимость генерируемого излучения 5 <10 (для известного способа 10 ), 1233236

Составитель Е. Куприянова Редактор О. Бугир Техред N.Ходанич Корректор Л. Патай

Заказ 2779/55 Тираж 597 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4 кунд, что обеспечивает увеличение КПД генерации, по крайней мере в несколько раз и приводит к увеличению выходной энергии лазера, а также уменьшается расходимость генерируемого излучения в 3-10 раз °