Лазер на растворах красителей (ЛРК)

Спектр излучения лазера, в котором использовался раствор красителя— родамина 6-С, приведен на рис. 40.23, а. Ширина [c.818]

Жидкостные лазеры. Активной средой в жидкостных лазерах является спиртовой или водный раствор какого-либо органического красителя. Поэтому такие лазеры называют еще лазерами на красителях. [c.292]

Накачка лазеров на красителях может осуществляться как при помощи излучения лазеров других типов (лазерная накачка), так и при помощи излучения импульсных ламп (ламповая накачка). Принципиальная схема первого жидкостного лазера, которая широко применяется и в настоящее время, приведена на рис. 35.20. Излучение рубинового лазера / падает на кювету 2 с раствором красителя, помещенную между двумя зеркалами 3, образующими резонатор. Излучение, генерируемое красителем, распространяется перпендикулярно к направлению распространения возбуждающего потока. [c.294]

Быстрое изменение добротности резонатора, или, как говорят, модуляцию добротности, можно осуществить различными методами. Одним из наиболее распространенных и удобных методов является применение насыщающегося фильтра. Насыщающийся фильтр представляет собой кювету с раствором красителя, который способен поглощать излучение лазера. В обычном состоянии фильтр имеет малый коэффициент пропускания - 10—15% и, будучи помещен в резонатор, сильно ухудшает его добротность. Под действием достаточно мощного излучения значительная часть молекул красителя может перейти в возбужденное состояние, вследствие чего коэффициент поглощения красителя уменьшается. Это явление — насыщение поглощения и просветление среды — имеет ту же природу, что и явление насыщения усиления (см. стр. 289). [c.298]

Обычно в ЛК используют растворы красителей (растворители — вода, спирты, производные бензола и т. п.), реже активированные красителями полимерные материалы — полиметилметакрилат, эпоксидные смолы, полиуретан и др. Особую разновидность представляют лазеры на парах сложных органич. соединений. [c.564]

Из приведенного выше рассмотрения вполне разумно ожидать, что лазеры, в которых используются красители, могут генерировать на длинах волн в области спектра флуоресценции. Действительно, быстрая безызлучательная релаксация внутри возбужденного синглетного состояния 5i приводит к очень эффективному заселению верхнего лазерного уровня, а быстрая релаксация внутри основного состояния — к эффективному обеднению нижнего лазерного уровня. Следует также заметить, что в области длин волн флуоресценции раствор красителя достаточно прозрачен (т. е. соответствующее сеченне поглощения а невелико см., например, рнс. 6.29). Фактически же первый лазер на красителях был запущен поздно (в 1966 г.) [24, 25] относительно времени, с которого началось общее развитие лазерных устройств. Рассмотрим некоторые причины этого. Во-первых, это очень короткое время жизни т состояния 5i, поскольку мощность накачки обратно пропорциональна т. Хотя такой недостаток частично компенсируется большой величиной сечения перехода, произведение ах [напомним, что пороговая мощность накачки пропорциональна (ат) см. (5.35)] все же остается примерно на три порядка величины меньше, чем для твердотельных лазеров, таких, как Nd YAG. Вторая трудность обусловлена синглет-триплетной конверсией. Действительно, если тг ksT то молекулы будут накапливаться в триплетном состоянии, что приведет к поглощению за счет перехода 7 i->-7 2 (который является оптически разрешенным). К сожалению, это поглощение происходит, как правило, на длине волны флуоресценции (см., например, опять-таки рис. 6.29), что приводит к серьезному препятствию для возникновения генерации. Можно показать, что именно поэтому непрерывную генерацию можно получить лишь в случае, когда тг меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной среды из красителя. Чтобы получить этот результат, заметим прежде всего, что кривую пропускания флуоресценции красителя (рис. 6.29) можно описать с помощью сечения вынужденного излучения Ое. Таким образом, если N2 — полная населенность состояния 5ь то соответствующее усиление (без насыщения) на определенной длине волны, при которой рассматривается Ое, равно ехр(Ы2<Уе1), где / — длина активной среды. Предположим теперь, что Ыт населенность триплетного состояния Гь Тогда генерация будет происходить при условии, что усиление за счет вынужденного излучения больше потерь, обусловленных триплет-триплетным поглощением, т. е. , [c.392]

Минимальная длительность импульсов синхронно-накачиваемых лазеров. Процесс генерации в растворах красителей хорошо описывается четырехуровневой моделью активной среды (рис. 6.9)[20]. Квант накачки [c.250]

Применяют модуляторы двух типов пассивные и активные. Пассивный модулятор добротности представляет собою кювету с раствором красителя, например фталоцианинового, просветляющегося по мере прохождения через него света, что приводит к генерации мощного импульсного излучения (десятки мегаватт). Спустя несколько десятков наносекунд прекращается генерация поглощение света вновь возрастает. Такой модулятор недостаточно стабилен, и момент начала генерации трудно контролировать, что приводит к нестабильности энергии генерации, хотя с помощью пассивного модулятора можно получить одномодовый режим работы лазера. [c.45]

Оптическая схема лазера на красителе включает резонатор с активным элементом в виде кюветы с раствором красителя или [c.49]

Гибридные лазеры на растворах красителей. Важным классом гибридных лазеров с обращающими зеркалами стали непрерывные лазеры на красителях [9]. С этой работы мы и начнем их рассмотрение. Динамические решетки записывались в парах натрия — среде с резонансной нелинейностью (п. 2.3.4). Накачка производилась двумя встречными пучками линейно поляризованного излучения непрерывного перестраиваемого лазера 1 на родамине-6С, которые линзой JIi с фокусным расстоянием F = I м фокусировались в ячейку с парами натрия длиной 1 см при давлении 10 мм рт.ст. (рис. 6.3). Лазер 2 — аргоновый лазер. Высокое значение Лрс 150 % достигалось только вблизи одной из шести линий сверхтонкой структуры >2-линии (X = 589,0 нм) - при одночастотной генерации лазера накачки мощностью 1,2 Вт. Основу гибридного лазера составлял струйный лазер на красителях 3 с независимым Аг-лазером накачки 4. Резонатор с обращающим зеркалом длиной L = 190 см бьш образован резонатором лазера на красителях, у которого выходное зеркало бьшо заменено поворотным зеркалом З3 с R = 98 % и обращающим зеркалом на парах Na. Линза Л , в резонаторе с F = 25 см согласовывала малые области [c.195]

Рис. 2.12. Трехзеркальный резонатор лазера на красителе с непрерывной накачкой. Показаны только оптические оси пучка накачки и лазерного пучка. Активным материалом служит свободно текущий раствор красителя (струя), находящийся в месте перетяжки обоих пучков. Для получения определенного направления поляризации при возможно малых потерях струя располагается по отношению к лазерному пучку под углом Брюстера. Зеркала Si и S2 имеют относительно малые, обычно равные радиусы кривизны. Расстояния между зеркалами S3, S2 и S2, Si обозначены d.2 и d. Расстояние от перетяжки лазерного пучка до зеркала Si обозначено

Для генерации в непрерывном режиме лазерами на ионах благородного газа ультракоротких световых импульсов чаще всего используют активную синхронизацию мод, для осуществления которой применяют акустооптические модуляторы (см. гл. 4). Однако синхронизация мод может быть достигнута также и пассивным способом, например путем применения растворов красителей [2.5]. [c.80]

ЛРК — лазер на растворах красителей [c.4]

ЛПМ в сочетании с лазерами на растворах красителей (ЛРК) позволяет получать эффективную (до 20-40%) перестраиваемую [c.5]

Внешний вид лазерной медицинской установки Яхрома-2 представлен на рис. 7.14. Установка Яхрома-2 с ЛПМ Курс и перестраиваемым в диапазоне длин волн 0,51-0,7 мкм лазером на растворах красителей (ЛРК) предназначена для лечения онкологических [c.197]

В лазерах для исследовательских целей применяют растворы некоторых органических красителей (родамин, кумарин и др.), набор которых позволяет получать излучение с длиной волны 0,35—1,1 мкм. Лазеры на красителях производят и с перестраиваемой частотой излучения, что дает возможность использовать их в спектроскопии. [c.252]

Рис. 3.8. Резонатор лазера на красителе 1 — излучение накачки 2 — кювета с раствором красителя 3 — телескоп 4 — эталон Фабри-Перо 5 — дифракционная решетка 6 — отражаюш ее зеркало

Активной средой лазеров на красителях являются растворы органических соединений в воде или в спирте. Иногда используются активированные красители, такие полимеры, как эпоксидные [c.514]

Для возбуждения растворов красителей в импульсном режиме чаще всего используются рубиновый (694 нм, основная частота и вторая гармоника), неодимовый (1060 нм, основная частота, вторая, третья и четвертая гармоники), азотный (337 нм) и ксеноновый (172,5 нм) импульсные лазеры. Генерация может быть осуществлена практически при любой длине волны в диапазоне от 340 до 1100 нм при КПД, достигающем десятков пррцентов. Ширина спектра составляет 5—50 нм [c.956]

Разрабатываются также жидкостные лазеры, в которых в качестве рабочей среды используются растворы органических комплексов редкоземельных элементов (хелаты), водные и спиртовые растворы красителей и др. Наиболее перспективными являются, вероятно, лазеры на красителях. [c.341]

Оптические квантовые генераторы (ОКГ, лазеры). Колебат. системами ОКГ являются открытые резонаторы с размерами 1 >Х, образованные двумя или более отражающими поверхностями. Семейство газовых лазеров многочисленно, они перекрывают диапазон длин волн от УФ области спектра до субмиллиметровых волн. В твердотельных лазерах активной средой являются диэлектрич. кристаллы и стёкла. Особый класс твердотельных ОКГ составляют полупроводниковые лазеры, в к-рых используются излучательные квантовые переходы между разрегпёнными энергетич, зоиами, а не дискретными уровнями энергии. Жидкостные лазеры работают на неорганических активных жидкостях, а также на растворах органич. красителей (см. Лазеры на красителях). [c.434]

По диапазонам длин волн (в порядке убывания) или частот (в порядке возрастав..я) выделяют радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, суб-миллиметровую спектроскопию, инфракрасную спектроскопию, оптическую спектроскопию (включающую ближнюю ИК-, видимую и частично УФ-области спектра и выделенную гл. обр. по прозрачности оптнч. материалов — стекла, кварца и др.), ультрафиолетовую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию. По характеру взаимодействия излучения с веществом С. подразделяют на линейную (обычную) С. и нелинейную спектроскопию, к-рая возникла благодаря применению лазеров для возбуждения спектров. Применение перестраиваемых лазеров на растворах красителей и полупроводниковых диодных лазеров, а также использование электронных цифровых методов регистрации спектров позволили достичь очень высокого спектрального разрешения и высокой точности спектральных измерений. [c.625]

Количественное описание Т. л. в общем случае требует многочисл. данных о микроструктуре вещества, кинетике и вероятностях разл. конкурирующих процессов. Вместе с тем детальное изучение механизмов Т. л. необходимо для создания высокозфф. лю.минофоров разл. назначения, использующихся, напр., в лазерах. В нек-рых растворах красителей, лазерных кристаллах, гюлу проводниковых кристаллофосфорах потери энергии для оптимальных условий резонансного возбуждения составляют всего неск. процентов. [c.188]

Рис. 28. Схема импульсного лазера на красителе / — выходное зеркало 2, 9 —окна 5 —вход раствора красителя от ражатель 5 — электрод б — лампа-кювета 7 — уплотнение 5 — выход раствора красителя /О —эталон перестройки // —глухое зеркало

Рис. 6.4. Схема гибридного лазера на основе непрерывного лазера на красителях с колщевым резонатором и пассивным обращающим зеркалом в кристалле BaTiOj АС - струя раствора красителя

Лазеры иа растворах красителей. В первой и многих других работах использовался трехзеркштьный резонатор (рис. 6.7). Аргоновый лазер накачивал непрерывный лазер на красителях с неселективным резонатором З1-З2-З4. За выходным зеркалом З4 помещался кристалл ВаТЮз в таком положении, чтобы в нем при убранном экране Э записы-вапось пассивное обращающее зерка/io. Обращенная волна вновь попадала в лазер на растворе красителя, т.е. образовывался линейный резонатор с кольцевым обращающим зеркалом и двумя парциальными резонаторами 3i - З4, З4 - ПОЗ длиной соответственно к L2. При этом спектр генерации резко сужался ( 6.2). Одновременно возникало самопроизвольное постепенное смещение (самосвигарование) частоты излучения гибридного лазера (обьино в красную сторону), на 20 нм и более. [c.207]

Рис. 6.7. Гибридный лазер на растворах красителей с самосвипированием частоты излучения

В качестве лазера накачки для DFDL наиболее подходящими являются азотный или эксимерный лазеры, поскольку такие лазеры отличаются особенно простым управлением и надежностью. Настройка длины лазерной волны может выполняться путем варьирования Пь (величина пь может принимать различные значения при смешивании растворителей в различных концентрациях) или посредством изменения давления в растворе красителя. Настройка в более широкой области длин волн достигается, если изменять расстояние Л между интерференционными полосами. Как видно из (2.100), Л будет изменяться при изменении угла падения 0. Его можно изменять, вращая в противоположных направлениях оба отклоняющих зеркала относительно вертикальных осей. [c.99]

В РНЦ Курчатовский институт , ЗАО Алтек (Москва) и Лад (г. Химки Московской области), Институте физики полупроводников (ИФП, Новосибирск) на базе ЛПМ разрабатываются мощные (в сотни ватт) лазерные системы, работающие по схеме задающий генератор — усилитель мощности (ЗГ-УМ). Такие мощные системы в сочетании с лазерами на растворах красителей применяются для разделения изотопов и получения особо чистых веществ. В этих системах в ЛПМ используются промышленные отпаянные АЭ серии Кристалл со средней мощностью излучения 30-55 Вт производства ФГУП НПП Исток" (г. Фрязино Московской области) [25, 26. Результаты своих исследований последнего периода эти коллективы представляют в основном на Всероссийских (международных) научных конференциях Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул [17, 92, 93. [c.15]

Наметилось расширение областей применения ЛПМ в науке, технике и медицине, и определились основные перспективные области, в которых наибольшая эффективность достигается с помошью ЛПМ [8, 10]. К таким областям применения ЛПМ, как уже указывалось выше, относятся накачка перестраиваемых по длине волны лазеров на растворах красителей, разделение изотопов различных атомов (например, обогашение урана U), лазерная проекционная микроскопия (усиление яркости изображения микрообъектов) и прецизионная технология. Определение и расширение основных областей применения ЛПМ стало стимулом для проведения обширных исследовательских работ, направленных на улучшение характеристик этих лазеров. В 1974-1975 гг. в ЛПМ с неустойчивым резонатором телескопического типа с увеличением в сотни раз получены пучки с дифракционной расходимостью [68-71], а в 1977 г. в работе [54 сообщалось о достижении средней мощности излучения 43,5 Вт с практическим КПД 1% при ЧПИ до 20 кГц. К 1979 г. в Ливермор-ской национальной лаборатории им. Лоуренса была создана лазерная система ЗГ-УМ (в рамках программы AVLIS) из 21 ЛПМ с общей выходной мощностью 260 Вт [10]. [c.34]

Двухканальный ЛПМ Карелия был разработан в 1986 г. Этот ЛПМ работает по схеме ЗГ-ПФК-УМ (см. гл. 5). Цель разработки — создание ЛПМ со средней мощностью излучения в пучке дифракционного качества не менее 20 Вт. К началу разработки был проведен большой объем теоретических и экспериментальных исследований энергетических, пространственных и временных характеристик излучения ЛПМ и создан первый промышленный отпаянный АЭ Кристалл марки ГЛ-201 (1982 г.), суммарная средняя мош ность излучения которого при эффективной накачке превышала 20 Вт, гарантированная наработка достигала 1000 ч [127-132]. К этому времени стало ясно, что по совокупности своих свойств ЛПМ является практически идеальным инструментом не только для накачки перестраиваемых по длинам волн лазеров на растворах красителей, применяемых в технологических комплексах для разделения изотопов, но и для прецизионной микрообработки целого ряда материалов, используемых, например, для изделий электронной техники. [c.165]

В НПП Исток в период до 1990 г. было выпущено около 100 промышленных отпаянных ЛПМ Криостат (ЛГИ-201), большая часть которых комплектовалась перестраиваемым по длинам волн лазером на растворах красителей марки ЛЖИ-504 (Л = 530-900 нм). Но из-за низкой эффективности (КПД 0,15-0,25%, Ризл — 3-6 Вт) и малой гарантированной наработки ( 200 ч), плохого качества излучения (<9реал 3 мрад) применение отпаянного лазера ЛГИ-201 стало нецелесообразным. [c.181]

Рис. 7.15. Структурная схема медицинской установки Яхрома-2 1 — ЛПМ Курс 2 — плоские поворотные зеркала 3 — электромеханический затвор с плоским зеркалом 4 — ирисовая диафрагма 5 — набор светофильтров б, 9, 11 — фокусирующие объективы 7 — лазер на растворе красителя 8 — плоское поворотное зеркало 10, 12 — световодные кабели 13 — преобразователь мощности лазерного излучения ТИ-3 14 — милливольтметр М136

Характеристики применяемых для модуляции добротности затворов будут приведены в 5.2, а здесь мы несколько подробнее рассмотрим генерацию мопоимпульса при пассивной модуляции добротности просветляющимися фильтрами. В качестве таких фильтров в лазере на неодимовом стекле применяются растворы красителей или твердотельные затворы на основе центров окраски. Физика процесса генерации гигантского импульса состоит в это.м случае в том, что просветляющийся фильтр, пропускание которого возрастает при увеличении падающего на него излучения, играет роль ячейки положительной обратной связи. Процесс генерации можно также разбить на три этапа накопление инверсии, сравнительно длинный этап линейного развития генерации и короткий этап нелинейного развития генерации, на котором происходит высвечивание энергии моноимпульса. Для пассивной модуляции длительность линейного этапа Тд (т 1 мкс) в несколько раз больше, чем при активной, что имеет важное значение для селекции спектра излучения (см. ниже). Длительность моноимпульса ( и 10—100 нс) примерно такая же, как при мгновенном включении добротности, если только выполнено условие на сечение вынужденных переходов в фильтре Оф и активной среде а стф>ст. [c.203]

В 1996 году в работе [45] сообщалось об охлаждении 10 -M раствора родамина-101 объёмом 0,3 мл, находящемся в подкислённом этиловом спирте. Образец подвергался оптической накачке излучением непрерывного лазера на красителе (накачка самого лазера достигалась с помощью аргонового лазера) при длинах волн от 580 нм до 680 нм, мощность накачки доходила до 350 мВт. Каждые 15 минут излучение накачки блокировалось и при помощи монохроматора измерялась флуоресценция на длине волны 620 нм. Последняя возникала после облучения вспомогательного гелий-неонового лазера мощности 1 мВт, луч которого фокусировался в объёме рабочей части раствора. По полученным спектроскопическим данным можно было сделать вывод о температуре, сравнивая снятый спектр с откалиброванными спектрами для разных значений температур в диапазоне 150-300 К. Выяснилось, что раствор родамина-101 нагревался при возбуждении на длинах волн 583 нм и 605 нм, и охлаждался при возбуждении на длинах волн 620 нм и 634 нм. Этот результат согласуется с ожидаемым, т.к. в первом случае поглощаются фотоны, энергия которых превосходит среднюю энергию фотонов люминесценции, а во втором случае энергия поглощаемых фотонов оказывается меньше. В частности, максимальное уменьшение температуры равное 3 К начиная от температуры окружения (290 К) было зафиксировано в условиях, когда накачка с мощностью 350 мВт производилась в течение 4 часов на длине волны 634 нм. [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...