Активная среда для лазеров на растворах органических соединений

 

АКТИВНАЯ СРЕДА ,ГЩЯ ЛАЗЕРОВ НА РАСТВОРАХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНГО1 для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водный раствор органического соединения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стабильности энергии генерации лазера, в качестве органического соединения она содержит

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК н9) SU (31>

А (51) q Н 01 S 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ г, Ф

70 (21) 3448109/18-25 (22) 07.06,82 (46) 07.02.86, Бюл, Р 5 (72) М.И.Дзюбенко, В.В,Маслов, В.П.Пелипенко, И.П.Крайнов, Г.П.Климиша и Б.Г.Дистанов ,(53) 621.375,8(088.8) (56) Lee| .А.> Robb R.À. Water БоУнЫе Blue-Green Lasing Dyes for Flashlamp-Pumped 1)yelasers. lEEE

J. of Quantum Electronics, 1981, VgE-16, Ф 7, р.р. 777-784.

Авторское свидетельство СССР

М- 637026, кл. Н 01 S 3/20, 1977. (54) (57) АКТИВНАЯ СРЕДА ДЛЯ ЛАЗЕРОВ

НА РАСТВОРАХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водный раствор органического соединения, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения стабильности энергии генерации лазера, в качестве органического соединения она содержит

4-(2-(5-фенилоксазол)) -1-бензилпиридинии хлорид при следующем соотношении ингредиентов, моль/л:

4-! 2-(5- Фенилокса1 1 зол)) — 1-бензил- 1, 2 10 з пиридиний хлорид 1, 1 10

Вода Остальное до 1 л

109

1808

2 ридиний хлорид при следующем соотношеHHH ингредиентов, моль/л:

4-1 2-(5-Фенилокся-4 зол) 1 — 1-бензилпи- 1,2 .10 ридиний хлорид 1,1 10

Вода Остальное до 1 л

Испытание составов активных

20 пиряна.

Данная активная среда имеет более высокую стабильность энергии генерации по сравнению с аналогом, что обьясняется лучшей фотостябильностью молекул 2-имино-3-карбоэтокси-7-окси40 бензопирана.

Однако при определенной концентрации этого органического соединения в воде возможна его димеризация, снижающая стабильнос,ь энергии генерации лазера.

Целью изобретения является увеличение стабильности энергии генера— ции лазера.

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к жидкостным лазерам, и может быть использовано для создания мощных лазеров на растворах органических соединений, плавно перестраинаемых н диапазоне 485-545 нм с высокой спектральной яркостью излучения и большим сроком работы активной среды.

Известна активная среда лазера на растворе органического соединения, генерирующая в сине-зеленой области спектра и представляющая собой водный раствор соляно-кислого 4-2 †(5фенилоксязол)-1-метилпиридиния.

Для получения больших энергий генерации необходимо использовать системы накачки с длительностями светового импульса большими, чем н

-0,5 указанной системе, а именно <»„>1 ««c„

При таких длительностях светового импульса накачки фотостабильность данной активной среды уменьша.ется.

Уменьшение фотостабильности приводит к ухудшению стабильности энергии ге-нерации.

Наиболее близкой по технической сущности к данной активной среде является активная среда для лазера на растворах органических соединений для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водный раствор

2-имино-3-карбоэтокси-7-окси-бензоУказанная цепь достигается тем, что активная среда для лазеров на растноре органического соединения для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водный раствор органического соединения, в качестве органического соединения содержит

4- t2-(5-фенилоксязол)) — 1- бензилписред для лазеров проводятся в следующих условиях.

Резонатор лазера образован диэлектрическ:ими плоскими зеркалами с коэффициентом отражения 99/ и 602.

Вынужденное излучение регистрируется камерой УФ-90, дифракционной решеткои (1200 штрихов/мм) и измери-,åëåM энергии И 10-2М. Лктинная среда лазера не11рерынно прокачиняется центробежным насосом через трияксиальную лампу-кювету. Полная длина кюветы с активной средой составляет 320 мм, н11утрегп1ий диаметр 3 мм. Снаружи кюветы н кольценом промежутке толщиной 1,5 мм прокячинается дистиллированная вода. Возбуждающий разряд происходит но вве кольцевом промежутке толщиной 2 мм и длиной

280 мм, заполненном ксеноном при давлении 15-20 мм рт.ст. Наружная трубка лампы-кюветы опрессонынается порошком магния для улучшения светоотдачи системы накачки. Питание ламны-кюветы осуществляется от конденсатора емкостью 2 мкФ с электрической энергией заряда 200 Дж.Длитель— ность снетоного импульса накачки по уровню 0,5 состявляля 1 мкс при фронте нарастания 0,4 мкс.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. 500 мл водного раствора хлорида 4-(2-(5-фенилоксазол)) -1-бензилпиридипия при концен-1 трации красителя С=1,2 10 моль/л (коэффициент поглощения такого раствора н длиннонолновом максимуме полосы поглощения равняется k

-1, =-2,75 см ) заливают н кювету и подвергают испытаниям н условиях, описанных выше. При этом максимум спектра гснерации не изменится, а ширина его по уровню 0,1 уменьшится до 4 нм. Знергия генерации при первом возбуждении растнора равнялась

I;,=12 мДж. Интегральная энергия последовательных импульсов накачки, приводящая к двукратному уменьпению энергии генерации, равняется

Е " =93 2 кДж, 1.091808

55 Пример 2. 500 мл водного раствора хлорида 4-(2-(5-фенилоксазол)) -1-бензилпиридиния при концентрации красителя С =5,5 10 м/л (коэАфициент поглощения такого раствора в длинноволновом максимуме по-1 лосы поглощения составляет 12,5 см,) заливают в кювету и подвергаются испытаниям в условиях, описанных выше.

Спектр генерации имеет максимум на длине волны 504 нм, ширина спектра по уровню 0,1 составляет

7 нм. Энергия генерации активной среды при первом возбуждении составляет 17 мДж. Интегральная энергия последовательных импульсов накачки, приводящая к двукратному уменьшению ,2н энергии генерации, равняется E O

=115,0 кДж.

Пример 3. Все условия аналогичны примеру 1, но концентрация

-э красителя была равной 1, 1 10 моль/л (при этом lC =25,0 см ). Максимум спектра генерации не изменяется, а ширина его по уровню 0,1 увеличивается до 11 нм. Энергия генерации при первом возбуждении раствора равняется Е, =10,5 мДж, а интегральная энергия последовательных импульсов накачки, приводящая к двукратному уменьшению энергии генерации, равняется Е, " =184,6 кДж.

Для получения одинаковых условий возбуждения активной среды, являющейся прототипом, концентрация органического красителя 2-имино-3карбоэтокси-7-оксибензопирана была такой, что коэААициент поглощения его водного раствора в максимуме длинноволновой полосы был равным аналогичной величине для активной среды, которая в качестве органического соединения содержит 4-(2(5-фенилоксазол)1 -1-бензилапиридиний хлорид, т.е. 1,„ =2,75 см

При этом энергия генерации прототипа при первом возбуждении равнялась

Е„ =3,5 мДж, а параметр, характеризующий стабильность энергии генерации -Ео =8,8 кДж.

Лн

В таблице приведено сравнение характеристик излучения лазера, в котором в качестве активной среды использовались водные растворы

4-j2-(5-фенилоксазол)) -1-бензилпиридиний хлорида, и известных органических соединений.

Из таблицы видно, что активная среда для лазера, содержащая водный раствор органического соединения 4-(2-(5-фенилоксазол)) — 1-бензилпиридиний хлорид, обеспечивает увеличение стабильности энергии генерации более чем в 5 раз по сравнению с прототипом для сине-зеленой области спектра.

На чертеже приведены зависимости энергии генерации (Е„? от числа импульсов накачки (И) с одинаковой энергией (Е =200 Дж), где кривая

1 — для водного раствора 4-j2-(5— фенилоксазол)) -1-бензилпиридиний хлорида, кривая 2 — для спиртового раствора кумарина 7, выбранного в качестве базового объекта, кривая

3 — для водного раствора 2-имино-3карбоэтокси-7-оксибензопирана (прототип), кривая 4 — для водного растнора 4-(2-(5-фенилоксазол)) -1-метилпиридиний солянокислого.

Концентрации этих растворов были таковы, что коэАфициенты поглощения в длинноволновом максимуме их полос поглощения были одинаковыми для всех растворов и равня— < лись 12, 5 см

Как видно из графика, уменьшение начальной энергии генерации в два раза для предлагаемой активной среды на основе 4 †1-(5-фенилоксазолЦ—

1-бензилпиридиний хлорида происходит после 575 импульсов накачки, для прототипа — после 110 импульсов, а для базового объекта — после 450 импульсов.

Начальное значение КПД генерации до облучения раствора на основе

4- (2-(5-фенилоксазол)) -1-бензилпиридиний хлорида равнялось 8,5 10 Х, а для прототипа — 8,0 10 7..После

120 импульсов накачки с энергией

200 Дж КЩ генерации для указанной

-з активной среды равнялся 7,6 10 7, а э,, для прототипа — 3, 6 ° 10 7.

Таким образом, использование активной среды на основе водного раствора 4-(2-(5-фенилоксазолЯ вЂ 1бензилпиридиний хлорида позволяет увеличить стабильность генерации по сравнению с известными .активными средами в сине-зеленой области спектра.

1091808

Инте гральная энерНирина полоИаксимум посы генерации лосы генера— в неселекОрганические соединения, растворенные в воде ции в неселективном резонаторе тивном резонаторе на уровне 0,1 мЛж

Соединение нм пп

504

7,0

115,0

2 2-Имино-3-карбоэтокси.7-оксибензопиран (прототип) 7,0

21,9

3. 4- I2-(5-Фенилоксаэол))—

1"метилпиридиний солянокислый (аналог) 6,5

16,8

502

13,5

Редактор О.Юркова Техред А.Бабинец Корректор Е,Сирохман

Заказ 654/1 Тираж 598 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

1 4- j2-(5-Фенилоксазол))—

1-бензилпиридиний хлорид

Энер гия генерации активной среды при первом возбуждении гия последовательных импульсов накачки, приводящая к уменьшению энергии генерации в два раза