Способ очистки активной среды жидкостных лазеров

 

Использование: в квантовой электронике, в частности в лазерах на растворах красителей. Сущность изобретения: активная среда жидкостного лазера на основе кумариновых красителей после облучения пропускается через сорбент, предварительно насыщенный исходным раствором активной среды, до установления равновесия, а в качестве сорбента используется особочистый уголь, активированный азотом. 1 табл.

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к перестраиваемым лазерам на красителях.

В настоящее время жидкостные перестраиваемые лазеры на основе растворов органических соединений находят применение в различных областях науки и техники. Однако их применение было бы еще более широким, если бы их ресурс работы (при сохранении высокой эффективности преобразования) был более высоким. Наиболее активные фотостабильные среды сине-зеленого диапазона спектра, например, обеспечивают ресурс работы при падении КПД преобразования в 2 раза 300 Дж/см³ (энергия, вкачанная в 1 см³ раствора). Многокомпонентные смеси на основе этанольных растворов кумарина 102 позволяют повысить ресурс до 1 кДж/см³. Однако с появлением высокоэнергетичных (энергия в импульсе > 1 Дж) частотных (частота повторения до 1 кГц) лазеров накачки, в частности на хлориде ксенона, такого ресурса активной среды явно недостаточно для создания мощных лазерных систем. Необходимо повысить его не менее, чем на порядок (до 10-50 кДж/см³).

Известно использование как механических фильтров в системе прокачки жидкостных лазеров, предназначенных для очистки раствора красителей от макрочастиц, появляющихся в процессе работы вследствие износа металлических деталей насоса и т.д. так и специальных фильтров, способных очищать активную среду от образовавшихся фотопродуктов [1] Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является использование для очистки среды жидкостного лазера оксида алюминия [2] Недостатком указанного сорбента является его малая эффективность очистки активной среды от продуктов фотолиза, накопление которых снижает ресурс работы жидкостного лазера. Кроме того, в процессе работы лазера вследствие фотораспада происходит падение концентрации активного вещества, это сопровождается уменьшением коэффициента усиления, а следовательно, КПД генерации. Использование оксида алюминия не позволяет стабилизировать концентрацию активного вещества в процессе работы лазера.

Целью изобретения является увеличение ресурса работы активной среды лазера на красителях вследствие ее регенерации и очистки.

Цель достигается тем, что активная среда лазера после облучения пропускается через сорбент, предварительно насыщенный исходным раствором активной среды до установления равновесия, а в качестве сорбента используется высокочистый уголь, активированный азотом ("органический" сорбент).

Вследствие этого при образовании в растворе под действием света фотопродуктов, уменьшающих число активных молекул, сорбент восстанавливает их число, поглощает фотопродукты и тем самым увеличивает ресурс работы лазера при неизменном КПД.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

П р и м е р ы 1-3. Спиртовый раствор красителя кумарин 2 с концентрацией 2,5х10^-3 м/л был облучен излучением эксимерного лазера на хлориде ксенона со средней мощностью 100 мВт при частоте следования импульсов 10 Гц и плотностью мощности накачки 10 МВт/см². Измерялись оптическая плотность на длине волны накачки ( λ= 308 нм и на длине волны генерации (λ= 450-460 нм), в этой же области поглощается образовавшийся фотопродукт. Ресурс работы активной среды определяется энергией, вкачанной в 1 см³ раствора, до падения КПД в 2 раза. Затем облученный раствор пропускался через колонку с насыщенным сорбентом 007. Измерялись вышеуказанные характеристики восстановленного раствора. Во 2-м и 3-м примерах восстановленный раствор опять облучался до падения КПД в 2 раза и снова восстанавливался.

Результаты представлены в таблице.

Видно, что у облученного раствора возрастает оптическая плотность на λ= 462 нм вследствие образующегося длинноволнового фотопродукта, вследствие этого КПД падает в 2 раза. При пропускании его через сорбент оптическая плотность поглощающегося фотопродукта падает на 80-90% КПД/КПД_о 80% ресурс при этом практически неизменен ( ≈40 Дж/см³), т.е. в присутствии системы регенерации оптическая плотность на длине волны накачки не изменяется (Д₃₀₈ 0,68), падение КПД возможно не более чем на 20% и ресурс увеличивается. В примере 3 падение КПД на 20% ресурс активной среды кумарин 2 в этаноле при С 2,5 х 10^-3, ≈10Дж/см³, а при восстановлении в этот раствор вкачано 160 Дж/см³, т.е. растет ресурс в 16 раз.

Таким образом, предлагаемый способ очистки активных сред жидкостных лазеров может быть использован при создании систем регенерации в промышленных лазерах.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ ЖИДКОСТНЫХ ЛАЗЕРОВ на основе кумариновых красителей путем ее прокачки после облучения через сорбент, отличающийся тем, что сорбент предварительно насыщают исходным раствором активной среды до установления равновесия, при этом в качестве сорбента используют особочистый уголь, активированный азотом.

РИСУНКИ

Рисунок 1