Главная > Введение в физику лазеров
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 5. ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА НА КРАСИТЕЛЕ

Световой пучок лазера на красителе обычно поляризован, если для оптической накачки применяется поляризованное излучение импульсного лазера. Расходимость пучка составляет несколько миллирадиан и зависит от геометрии оптического резонатора. Если одно из зеркал заменено дифракционной решеткой, а в резонатор помещены интерферометры Фабри — Перо, расходимость уменьшается до долей миллирадиана. Частота повторения импульсов зависит от эффективности системы прокачки раствора красителя. Обычно вспышки повторяются каждые несколько секунд.

Упомянем, что иногда применяют смесь различных красителей, из которых один — вспомогательный — сильно поглощает излучение накачки, а затем отдает энергию другому красителю, возбуждая его молекулы. Процесс передачи энергии подробно рассмотрен в главах, посвященных жидкостным и газовым лазерам. КПД лазера на красителе может достигать 25%, а мощность в импульсе — десятков мегаватт.

В последнее время лазеры на красителях широко используются для генерации пикосекундных импульсов.

В 1968 г. Питерсон и Снейвли [22] сообщили о запуске лазера, в котором рабочим веществом служил твердый раствор родамина в органическом стекле (при концентрации моль). Из стеклянной матрицы был вырезан столбик диаметром 4,5 мм и длиной 8,5 см. Оптическое возбуждение осуществлялось спиральной импульсной лампой с энергией в разряде 200 Дж. Зарегистрировано вынужденное испускание в диапазоне от 6010 до 6324 А в зависимости от концентрации родамина.

По сообщению Мака [23] усиление света в красителе может быть настолько велико, что освещения кюветы мощным импульсом рубинового лазера достаточно для наблюдения сверхизлучения.

Схема эксперимента Мака изображена на рис. 15.14. Пикосекундные импульсы рубинового лазера фокусировались на кварцевую кювету конической формы, заполненную раствором красителя, например 1,1'-диэтил-2,2-дикарбоцианиниодидом или 3,3-диэтил-тиатрикарбоцианиниодидом Конические стенки кюветы препятствовали возникновению обратной связи. Излучение красителя в полосе от 7920 до 8080 А было очень сильным и направленным. При энергии возбуждающего пучка, равной 1 Дж, энергия импульса сверхизлучения составляла от 10 до .

Параметры 63 новых растворов красителей для лазеров сопоставлены в работе Бастинга, Шефера и Стейера [24]. Оптическая накачка осуществлялась наносекундными импульсами азотного лазера с пиковой мощностью 1 МВт. Вынужденное испускание зарегистрировано в диапазоне длин волн от 4150 до 6310 А.

Рис. 15.14. Схема сверхизл у нательного лазера на красителе, запущенного в 1969 г. Маком [23].

Новейшим достижением в разработке лазеров на красителях является использование газовой фазы вместо жидкого раствора (см. например, работу Шефера [25]). Оптическая накачка осуществлялась азотным лазером. Согласно работе [21], наиболее подходят для такого режима работы неионные красители, обладающие низким давлением насыщенных паров.

Известно, что при переходе от жидкого раствора к газообразной фазе полоса поглощения красителя смещается в коротковолновом направлении. В рабочую смесь добавляют один или несколько буферных газов, которые способствуют созданию инверсии населенности в активных молекулах в процессе передачи энергии. При этом возбуждение передается от метастабильных состояний молекул буферного газа к синглетным состояниям активных молекул. Первый лазер на красителе в газовой фазе запустили Борисевич и др. [26]. Они применили известный сцинтилляционный краситель типа РОРОР (1,4-ди-2-5-фенилоксазолбензол), который возбуждался второй гармоникой рубинового лазера. Максимальная плотность мощности пучка накачки при продольном расположении составляла В качестве буферных газов служили гелий, неон, аргон, водород и пентан. Давление газовой смеси составляло несколько сотен мм рт. ст. Лазерная генерация в газовой фазе независимо получена также Стейером и Шефером [27] и Смитом и др. [28]. Предпринимались также попытки возбуждения красителя в газовой фазе электрическим разрядом, что явилось бы существенным шагом вперед в данной области. Как показали исследования Смита и др. [29, 30], электрический разряд приводит к сильному насыщению флюоресценции, что сопровождается уменьшением коэффициента усиления до Не исключено, что более перспективным окажется возбуждение красителя в газовой фазе электронным пучком.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

1
Оглавление
email@scask.ru