Лазерное вещество

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-[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]-октасилоксан (8); полиметилметакрилат (остальное). Технический результат - увеличение генерационной фотостабильности при высокой эффективности преобразования светового излучения. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к лазерным веществам на основе органических красителей - Хромен-3 и полиметилметакрилат и может найти применение в лазерной технике для изготовления активных элементов.

Известно лазерное вещество Хромен-3, растворенный в метаноле. Возбуждение активной среды осуществлялось в поперечной схеме лазером на красителе с ламповой накачкой. На данном веществе получена генерация в красном диапазоне спектра. (Маслов В.В. Двухполосная генерация бензопирановых красителей в красной области спектра / В.В. Маслов, В.М. Никитченко. // Журн. прикладной спектроскопии, 2006. - Т. 73. - №3. - С. 401-404).

Известно также лазерное вещество, содержащее Хромен-3 в твердотельной матрице на основе SiO₂. В данной работе предпринята попытка получения генерации в твердотельной матрице. Однако генерации получить не удалось. Изучены только спектрально-люминесцентные свойства (Silica matrices doped with red laser dyes. / I.M. Pritula [et all] // Funct. Mat., 2012 - V. 19. - №3. - P. 378-384).

Недостатком обоих аналогов является то, что были продемонстрированы возможности получения факта генерации в растворах и не получена генерация в твердотельных матрицах.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является вещество, содержащее искомый краситель, внедренный в твердотельную матрицу на основе полиметилметакрилата (ПММА). В работе получена эффективная генерация Хромена-3 (КПД достигает 40-45%) в твердотельной матрице на основе полиметилметакрилата в поперечной схеме возбуждения второй гармоникой Nd³⁺: YAG-лазера с длиной волны излучения 532 нм (Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства органических люминофоров красного диапазона спектра. / А.К. Аймуханов [и др.] // Оптика атмосферы и океана, 2013. - Т. 26. - №10. - С. 871-876).

Недостатком вещества прототипа является недостаточная генерационная фотостабильность.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение - увеличение генерационной фотостабильности при высокой эффективности преобразования светового излучения (КПД).

Это достигается тем, что лазерное вещество содержит: 3-диэтилоамин-7-имино-7H-хромен[3¹,2¹-3,4]пиридо[1,2-а]бензоимидозол-6-карбонитрил (далее Хромен 3); 1,3,5,7,9,11,13,15-окта(пропилметакрил)пентацикло[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]октасилоксан (далее POSS); полиметилметакрилат (далее ПММА) при следующем соотношении: Хромен-3 - 0,08%, POSS - 8%, ПММА - остальное.

Пример получения заявленного лазерного вещества состоит в следующем. В 2-х мл очищенного метилметакрилата растворяют 0,0008 г Хромена-3 и 0,32 г POSS. В 1,68 мл очищенного метилметакрилата растворяют 0,004 г азо(бисизобутиронитрила). Оба раствора сливают и тщательно перемешивают. Приготовленный раствор помещают в герметичную форму из полипропилена и полимеризуют в термостате при повышенной температуре (но не более 80 градусов C) в течение 14 дней. Затем формы разнимают и извлекают образцы.

Лазерные элементы изготавливались нами в виде усеченного по боковой поверхности цилиндра размером: диаметр 10 мм, длина 10 мм, толщина образца по секущей плоскости 7 мм.

Далее проводилась ручная полировка торцов элемента и усеченной грани до чистоты 2,5.

Генерационная фотостабильность и эффективность преобразования полученных лазерных элементов исследовалась при возбуждении второй гармоникой неодимового лазера с длинной волны излучения 532 нм с энергией импульса до 30 мДж, длительностью 12 нс, в поперечной схеме накачки. Резонатор был образован наружной торцевой гранью лазерного элемента и плоским 100%-отражающим алюминиевым зеркалом. Опытным путем установлено, что при концентрации Хромена-3 в ПММА 5·10^-4 расходимость лазерного излучения меньше, чем при концентрации Хромена-3 в ПММА 1·10^-3.

В таблице 1 и на рисунке 1 (зависимость КПД генерации от плотности мощности накачки) приведены результаты исследования генерационных характеристик вещества прототипа и предлагаемого образца.

Из таблицы следует, что предлагаемое лазерное вещество существенно превосходит вещество-прототип по генерационной фотостабильности при сохранении высокой эффективности преобразования (КПД).

Лазерное вещество, содержащее 3-диэтилоамин-7-имино-7H-хромен[3¹,2¹-3,4]пиридо[1,2-a]бензоимидазол-6-карбонитрил и полиметилметакрилат, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит 1,3,5,7,9,11,13,15-окта(пропилметакрил)пентацикло[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]октасилоксан при следующем соотношении компонентов, мас. %:
3-диэтилоамин-7-имино-7H-хромен[3¹,2¹-3,4]пиридо[1,2-a]бензоимидозол-6-карбонитрил - 0,08%,
1,3,5,7,9,11,13,15-окта(пропилметакрил)пентацикло[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]октасилоксан - 8%,
полиметилметакрилат - остальное.