Состав блочного полимерного пассивного модулятора добротности неодимового оптического квантового генератора

 

Изобретение относится к области лазерной техники, а именно к разработке составов пассивных модуляторов добротности (ПМД) оптических квантовых генераторов (ОКГ), и предназначено для неодимовых ОКГ, используемых в приборах оптической связи, дальнометрии и локации, физическом эксперименте и т.п.

Описан состав блочного полимерного пассивного модулятора добротности неодимового оптического квантового генератора, включающий полиметилметакрилат и никельсодержащий краситель, содержащий в качестве просветляющего красителя бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель и дополнительно модифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей метилкарбитол, триацетат глицерина, бутанол, метилцеллозольв, бис(этилкарбонат) бутиленгликоля и бис(этилкарбонат) этиленгликоля, при следующем соотношении компонентов об.%:

модифицирующая добавка 10-25бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель 10^-2-10 ^-3полиметилметакрилат остальное

Технический эффект - высокая лазерная стойкость к многократному действию светого излучения, стабильность генерационных характеристик ОКГ в процессе эксплуатации и после длительного хранения. 1 табл.

Изобретение относится к области лазерной техники, а именно к разработке составов пассивных модуляторов добротности (ПМД) оптических квантовых генераторов (ОКГ) и предназначено для неодимовых ОКГ, используемых в приборах оптической связи, дальнометрии и локации, физическом эксперименте и т.п.

Известны пленочные полимерные ПМД, получаемые из раствора триацетата целлюлозы в метиленхлориде с добавкой полиметинового красителя, просветляющегося на длине волны излучения неодимового ОКГ (λ=1,060 мкм) [авт. св. № 345877]. Такая пленка выдерживает лишь одну вспышку ОКГ при плотности энергии выходного излучения до 2 Дж/см² и длительности импульса 20 нсек и не может быть использована многократно без перемотки ее в резонаторе ОКГ. Кроме того, в процессе хранения происходит обесцвечивание красителя в пленке под действием света.

Известны также аналогичные пленочные ПМД на основе полистирола и полиметилметакрилата (ПММА) с добавкой красителя - бис(4-диметиламинодитиобензил)никеля [пат. США № 3687862 (1972)]. Лучшие образцы этих пленок выдерживают не более 500 вспышек ОКГ при сравнительно низкой мощности выходного излучения (<2 МВт), т.е. обладают малой лазерной прочностью.

Таким образом, общим недостатком указанных пленочных ПМД неодимовых ОКГ является их малая лазерная прочность, невозможность обеспечения высокой оптической плотности красителя в пленке, получения хорошего оптического качества поверхностей пленки, что в совокупности обусловливает низкий ресурс их работы в изделиях, нестабильность генерационных характеристик ОКГ при перемотке пленки и, следовательно, ограничивает их применение в различных приборах.

Указанных недостатков лишены блочные полимерные ПМД рубинового ОКГ, содержащие ПММА, краситель из ряда фталоцианинов, просветляющийся на длине волны излучения рубинового ОКГ (λ=0,694 мкм), и модифицирующую добавку в виде органических растворителей алифатического ряда в количестве 30-40 об.% в исходной композиции. Эти полимерные ПМД рубинового ОКГ обладают высокой лазерной стойкостью и стабильностью генерационных характеристик ОКГ в процессе эксплуатации, достаточными для применения их в приборах военной техники.

Составы блочных полимерных ПМД неодимового ОКГ в литературе не описаны.

Целью предлагаемого изобретения является разработка состава блочного полимерного ПМД неодимового ОКГ, обладающего высокой лазерной стойкостью к многократному действию светового излучения, стабильностью генерационных характеристик ОКГ в процессе эксплуатации и после длительного хранения, позволяющими использовать его в приборах.

Указанная цель достигается использованием полимерных блоков, представляющих собой раствор просветляющегося на длине волны излучения неодимового ОКГ (λ=1,060 мкм) красителя ряда дитиобензильных комплексов никеля, а именно бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель формулы

в модифицированном органическими соединениями класса алифатических оксипроизводных или эфиров ПММА при следующем соотношении компонентов:

модифицирующее органическое соединение 10-25 об.%;

бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель 10^-4-10^-5 гмоль/л, что соответствует 10 ^-2-10^-3 об.%;

ПММА - остальное.

В качестве модифицирующей добавки авторами использованы монометиловый эфир диэтиленгликоля (метилкарбитол), триацетат глицерина (триацетин), н-бутиловый спирт (бутанол), монометиловый эфир этиленгликоля (метилцеллозольв), а также бис(этилкарбонат) бутиленгликоля и диэтиленгликоля. Просветляющийся краситель - бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель получен по методике, аналогичной использованной для синтеза бис(4-диметиламинодитиобензил)никеля [Accounts Chem. Research, 2, 72 (1969)], а именно межмолекулярной бензоиновой конденсацией 4-трет-бутилбензальдегида с 4-диметиламинобензальдегидом в присутствии каталитических количеств цианистого натрия с последующим осернением продукта реакции пятисернистым фосфором и комплексообразованием сернистого аналога бензоина с хлористым никелем в водно-пропанольной среде. Данный просветляющийся краситель обладает более высокой термической и лазерной стабильностью по сравнению с полиметиновыми красителями, а также повышенной, по сравнению с бис(4-диметиламинодитиобензил)никелем, растворимостью в органических растворителях типа алифатических спиртов, простых и сложных эфиров, а также в полимерной матрице.

Образцы блочных полимерных ПМД готовили следующим образом: в стеклянную ампулу заливали раствор просветляющегося красителя бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никеля требуемой оптической плотности на длине волны 1,060 мкм в смеси ММА и модифицирующей добавки в присутствии инициатора радикальной полимеризации, например динитрила азоизомасляной кислоты в количестве 0,05-0,2 вес.%, содержимое дегазировали, ампулу запаивали и при температуре 45-55°С проводили полимеризацию в течение 25-30 часов до получения твердого блока. Ампулу вскрывали, блок разрезали на плоскопараллельные пластины нужной толщины, определяемой концентрацией красителя и величиной необходимой оптической плотности, и полировали до получения оптического качества, достаточного для испытаний их в качестве полимерных ПМД неодимовых ОКГ.

Примеры, иллюстрирующие изобретение, приведены в таблице.

  №Состав ПМД, об.% Плотность энергии излучения, Дж/см² Ресурс (количество импульсов) Модифицирующая добавка  Название СодержаниеБис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель 1Метилкарбитол 2010^-3 0,3-0,65000 2Триацетин 202.10^-3 0,4-0,780003 Метилцеллозольв20 5.10^-30,4-0,6 60004Бутанол 2010^-2 0,5-0,75000 5Бис(этилкарбонат) бутиленгликоля 103.10^-3 0,4-0,76000 6-"- 203.10^-3 0,6-0,915000* 7-"-25 3.10^-30,7-1,0 100008Бис(этилкарбонат) диэтиленгликоля207.10 ^-30,8-1,012000 * Ресурсные характеристики не изменяются в течение 6 месяцев.

Из приведенной таблицы, а также из прилагаемого к настоящей заявке акта испытаний видно, что блочный полимерный ПМД предлагаемого состава выдерживает не менее 5000 излучений при высоких (до 1 Дж/см²) плотностях энергии выходного излучения, причем его генерационные характеристики не меняются после длительного хранения.

Формула изобретения

Состав блочного полимерного пассивного модулятора добротности неодимового оптического квантового генератора, включающий полиметилметакрилат и никельсодержащий краситель, отличающийся тем, что, с целью повышения лазерной прочности, в качестве просветляющего красителя состав содержит бис(4-диметиламино-4'-трет-бутилдитиобензил)никель и дополнительно содержит модифицирующую добавку, выбранную из группы, включающей метилкарбитол, триацетат глицерина, бутанол, метилцеллозольв, бис(этилкарбонат) бутиленгликоля и бис(этилкарбонат) этиленгликоля, при следующем соотношении компонентов, об.%:

Модифицирующая добавка 10-25 Бис(4-диметиламино-4'-трет-бутил-  дитиобензил)никель 10^-2-10 ^-3Полиметилметакрилат Остальное