Лазерное вещество

Авторы патента:

Самсонова Л.Г. (RU)

Еремина Н.С. (RU)

Мокроусов Г.М. (RU)

Вайтулевич Е.А. (RU)

Копылова Т.Н. (RU)

Светличный В.А. (RU)

H01S3/17 - аморфного строения, например стекла

Владельцы патента RU 2245597:

Государственное учреждение Томский государственный университет (ТГУ) (RU)
Сибирский физико-технический институт при Томском государственном университете (СФТИ при ТГУ г. Томск) (RU)
Светличный Валерий Анатольевич (RU)

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для изготовления активных элементов лазеров на основе органических красителей и полимеров. Лазерное вещество, содержащее родамин 6Ж, полимер и трифторацетат р- или f-металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: родамин 6Ж 0,0054-0,2715; трифторацетат металла 0,0150-2,4900; полимер - остальное. Изобретение обеспечивает увеличение фотостабильности и эффективности преобразования лазерного вещества. 1 табл.

Изобретение относится к лазерным веществам на основе органических красителей и полимеров и может найти применение в лазерной технике для изготовления активных элементов лазеров.

Известно лазерное вещество [1], содержащее органический краситель родамин 6Ж, сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой (90:10; 87,5:12,5 или 85:15 мас.%) и добавку 1N, N-пентаметилен-3-бензоилтиомочевины при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: родамин 6Ж 0,010-0,015, сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой 99,235-99,980, 1N, N-пентаметилен-3-бензоилтиомочевина 0,01 0,750.

Известно также лазерное вещество [2], содержащее органический краситель родамин 6Ж или родамин С и сополимер метилметакриалата с метакриловой кислотой с соотношением компонентов 9:1 (мас.%), и добавку карбоната эрбия при следующем соотношении ингредиентов (мас.%): родамин 6Ж или родамин С 0,010-0,015, карбонат эрбия 0,5-1,0 и сополимер метилметакрилата (ММА) с метакриловой кислотой (МАК) 98,985-99,490.

Недостатком обоих аналогов является присутствие в лазерном веществе МАК, отрицательное влияние которой на физико-механические и другие эксплуатационные свойства материала (твердость, теплостойкость и т.п.) известно. Изменение этих свойств в свою очередь отрицательно сказывается на генерационной фотостабильности аналогов и в силу этого генерационная фотостабильность их недостаточно высока.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является вещество, содержащее родамин 6Ж или родамин С и полимер [3].

Недостатком вещества-прототипа, так же как и вышеприведенных аналогов [1, 2], является недостаточно высокие генерационная фотостабильность и эффективность преобразования лазерного вещества.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - увеличение генерационной фотостабильности и эффективности преобразования лазерного вещества (КПД).

Это достигается тем, что лазерное вещество, содержащее родамин 6Ж и полимер, дополнительно содержит трифторацетат р- или f-металла при следующем соотношении компонентов, маc.%: родамин 6Ж 0,0054-0,2715, трифторацетат металла 0,0150-2,4900, полимер - остальное. Способ получения заявленного лазерного вещества состоит в следующем (приводим на примере трифторацетата f-металла).

Берут 0,0048 г красителя родамина 6Ж (Р 6Ж) и 0,1245 г трифторацетата тербия Тb(СF₃СОО)₃, добавляют метилметакрилата (ММА) до 10 мл, в котором растворяют 0,01 г инициатор полимеризации азодинитрил изомасляной кислоты. Приготовленный раствор помещают в полиэтиленовые цилиндрические формы различного диаметра и полимеризуют в термостате при температуре 50°С в течение 12 час. После этого формы разнимают и извлекают образцы. Лазерные элементы изготавливались в виде прямоугольников 10×10×10 мм³. Затем осуществляют полировку (вручную). При этом лазерной степени чистоты поверхности не достигалось.

Генерационная фотостабильность и эффективность преобразования предложенного лазерного вещества исследовались при его возбуждении излучением XeCl* - лазера с длиной волны λ=308 нм, имеющего энергию в импульсе Е_имп=30 мДж, длительность импульса τ_1/2=12 нc и плотность мощности в импульсе W_имп=35 МВт/см². Использовался поперечный вариант накачки. Резонатор был образован гранью образца и плоским алюминиевым зеркалом.

В таблице приведены результаты исследования генерационных характеристик вещества-прототипа и предлагаемого вещества. КПД преобразования не оптимизировались. За единицу генерационной фотостабильности принимали энергию, падающую на единицу площади образца, при которой КПД уменьшается в два раза. Эта единица более достоверна, чем Дж/см³, поскольку определить облучаемый объем в твердом образце не представляется возможным.

Таблица
Вещество	Состав лазерного вещества, мас.%	Свойства лазерного вещества
	Концентрация красителя	Добавка	Концентрация добавки	λ^maх_фл, нм	λ^max_ген, нм	КПД, %	Ресурс, Р_0,5, Дж/см²
Предлагаемое	1	2,715×10^-2	(СF₃СОО)₂Рb	0,541	569	572	11,0	14,5
	2	2,715×10^-2	(СF₃СОО)₃Er	1,264	569	571	9,0	20,5
	3	2,715×10^-2	(СF₃СОО)₃Tb	1,245	569	573	11,0	26,2
	4	5,430×10^-2	(СF₃СОО)₃Tb	1,245	569	579	11,7	45,6
	5	5,430×10^-2	(СF₃СОО)₃Tb	2,490	569	579	13,5	46,0
	6	5,430×10^-2	(СF₃СОО)₃Er	2,528	569	577	11,1	45,6
Прототип	2,715×10^-2	нет	нет	570	564	3,0	5,0

Таким образом, предлагаемое лазерное вещество превосходит вещество-прототип по генерационной фотостабильности и по эффективности преобразования.

Источники информации, использованные при составлении описания изобретения:

1. Пат. РФ №1820809, кл. H 01 S 1/17, приор. 10.04.96.

2. Пат. РФ №1565321, кл. H 01 S 3/16, приор. 29.07.88.

3. Денисов Л.К. и др. Свойства полимеров на основе полиметилметакрилата с лазерными красителями // Пластические массы, 1987, №12, с.22-23 - прототип.

Лазерное вещество, содержащее родамин 6Ж и полимер, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит трифторацетат р- или f-металла при следующем соотношении компонентов, мас.%: родамин 6Ж 0,0054-0,2715, трифторацетат металла 0,0150-2,4900, полимер остальное.

Волоконно-оптический лазер на красителе в полимере // 2031502

Изобретение относится к квантовой электронике. .

Лазерное вещество // 1820809

Изобретение относится к лазерным веществам на основе органических красителей в полимерной матрице и может найти применение в лазерной технике для изготовления активных элементов перестраиваемых лазеров.

Активный материал для лазеров // 680577

Активный материал // 434669

Патент 319152 // 319152

Лазерное фосфатное стекло // 2263381

Изобретение относится к материалам для лазеров, в частности к составам лазерных фосфатных стекол

Лазерное вещество // 2279167

Лазерное фосфатное стекло // 2500059

Изобретение относится к материалам для активных элементов лазеров. Лазерное фосфатное стекло включает P2O5, AlO3, В2О3, SiO2, К2O, Na2O, СаО, SrO, BaO, СеО2 и Nd2O2 при следующем соотношении компонентов: (в мас.%) P2O5 60-66, Al2O3 4-8,5, В2О3 0,2-3, SiO2 0,5-3, К2О 4,5-11,5, Na2O3 0,5-3,5, СаО 0,1-3, SrO 2-17, BaO 0,8-12, CeO2 0,1-1, Na2O3 0,5-5, при этом соотношение количества атомов кислорода и фосфора находится в пределах 3-3,1. Технический результат заключается в обеспечении возможности создания технологичного лазерного фосфатного стекла с повышенной термостойкостью ΔТ>50°C, улучшенной кристаллизационной способностью до 0 степени за 24 часа в интервале температур (400-850)°C и уменьшенным нелинейным показателем преломления n2<1,15·10-13, см2/В2 при сохранении определяющих параметров. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Лазерное вещество // 2568877

Изобретение относится к лазерным веществам на основе органических красителей и может найти применение в лазерной технике при изготовлении твердотельных активных элементов. Предложено лазерное вещество, содержащее (мас.%): 3-диэтилоамин-7-имино-7Н-хромен-[31,21-3,4]пиридо[1,2-а]бензоимидозол-6-карбонитрил (0,08); 1,3,5,7,9,11,13,15-окта(пропил-метакрил)пентацикло-[9.5.1.13,9.15,15.17,13]-октасилоксан (8); полиметилметакрилат (остальное). Технический результат - увеличение генерационной фотостабильности при высокой эффективности преобразования светового излучения. 1 ил., 1 табл.

Волоконный световод для усиления оптического излучения в спектральной области 1500-1800 нм, способ его изготовления и широкополосный волоконный усилитель // 2627547

Изобретение относится к волоконным световодам и может быть использовано в широкополосных волоконно-оптических системах связи, при разработке перестраиваемых непрерывных импульсных лазеров. Волоконный световод для усиления оптического излучения в спектральной области 1500 – 1800 нм содержит сердцевину из оксидного стекла, содержащего оксиды висмута в количестве 10-4-10-2 мол.% и эрбия в количестве 10-4-10-1 мол.%, оксиды германия и кремния с концентрациями, взятые вместе или по отдельности, в количестве 90-99,9 мол.%, оксиды фосфора, бора и алюминия, взятые вместе или по отдельности, в количестве 0,1-9,9 мол.%. При этом сердцевина волоконного световода обеспечивает усиление оптического излучения в полосе шириной более 200 нм в спектральной области 1500 – 1800 нм при накачке излучением с одной длиной волны в областях 850 – 1000 нм и/или 1400 – 1500 нм, по меньшей мере одну оболочку из кварцевого стекла и защитное покрытие. Технический результат – усиление оптического излучения в спектральной области 1500-1800 нм. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Ультраширокополосные лазерные стекла для короткоимпульсных лазеров с высокой пиковой мощностью // 2629499

Изобретение относится к стеклам, предназначенным для применения в твердотельных лазерах, в частности в короткоимпульсных лазерах с высокой пиковой мощностью. Технический результат – увеличение ширины полосы излучения редкоземельных ионов, используемых в качестве генерирующих ионов в активных средах твердотельных лазеров на стекле, особенно в композициях стекол на фосфатной основе. Фосфатное стекло содержит следующие компоненты, мол.%: P2O5 50,00-70,00; B2O3 2,00-10,00; Al2O3 1,00-5,00; SiO2 1,00-5,00; Nd2O3 0,10-5,00; Yb2O3 0,10-35,00; La2O3 0,00-20,00; Er2O3 0,00-5,00; CeO2 0,00-20,00, где отношение Yb2O3 к Nd2O3 составляет 1-25 или 0,100-0,333. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.

Регулировка длины волны излучения редкоземельного иона в стекле на основе фосфата с использованием оксида церия // 2636985

Изобретение относится к стеклам для твердотельных лазеров. А именно, изобретение раскрывает фосфатное лазерное стекло, допированное Nd, или Yb, или Er и имеющее указанный химический состав, способ снижения длины волны пика излучения указанного выше фосфатного лазерного стекла, включающего лантан и допированного Nd, или Yb, или Er, в котором до 100% La2O3 заменяют на CeO2, чтобы изменить длину волны пика излучения, а также изобретение раскрывает лазерную систему с использованием смешанного стекла, в которой одно стекло из системы смешанного стекла является указанным фосфатным лазерным стеклом, и способ генерации импульса лазерного луча с использованием такой лазерной системы. Технический результат – обеспечение длины волны излучения менее 1054 нм. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.