Активный материал для оптических квантовых генераторов

 

О СА-й-ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (i1) 495014

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено28.11.73 (21) 1974165/26 25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

Н 01 5 3/20

Гасударственный комитет

Саввтв Министров СССР ао делам иэааретений н открытий (43) Опуолнковано25.10.76.Бюллетень № 39 ! (45) Дата опубликования описания22.12.76 (53) УДК 621.373.8 (088. 8) E. М. Зинина, А. В. Шабля, E. Б. Свешникова, В. Л. Ермолаев, В. П. Кондакова, А. A. Липовский и А. П. Серов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ

ГЕНЕРАТОРОВ

Изобретение относится к области квантовой электроники.

Оно может быть использовано при разработке жидкостных лазерных устройств на основе редкоземельных ионов и малотоксичных, неагрессивных рас гворителей, работающих при комнатной температуре, Известен активный материал для жидкостного лазера на основе неодима, состоящий из раствора соединения неодима с l0 с . — дигалокарбоновой кислотой в малотоксичном, неагрессивном органическом растворителе, например, дейтерированном димегилсульфоксиде, образующем координационный комплекс с неодимом и содержащем 15 в о - и J3 положениях по отношению к атому, комплексующемуся с неодимом, агомы тяжелее водорода. Кроме того, для повышения растворимости соли неодима в органическом растворителе и получения рабочей 20 концентрации ионов неодима 0,25 моль/л в состав активного материала введено органическое координирующее вещество, например ортофенангролин, образующий часть комплекса с неодимом и характеризующий- 25 ся тем, что с комплексующими атомами этого вещества связаны атомы тяжелее водорода.

Недостатками указанного материала являются недостаточное удаление or излучающего иона неодима легких атомов водорода, которые, согласно существующим представлениям, увеличивают вероятносгь безызлучательной релаксации возбужденного центра (иона неодима), что снижает люминесцентные и генерационные характеристики мате риала и быстрый фогораспад активного материала под действием оптической накачки.

Целью изобретения является создание малогоксичного, неагрессивного материала для жидкостного лазера на основе неодима

" улучшенными люминесценгными и генерационными характеристиками.

Предлагаемый материал представляет собой раствор нейтрального координационного комплекса соли неодима (например, нитрата неодима) с тремя молекулами полностью дейтерированного гриалкилфосфата в неполярном органическом растворителе, не содержащем атомов легче углерода, В качестве раст 9"". 014 вари теля применяют полностью галогенированные органические углеводороды, например гексафторбензол, октафтортолуол и т. д. Диапазон рабочих концентраций ионов неодима в активном растьоре от О,l до 0,3 моль/л.

Структура указанного нейтрального координационного комплекса с тремя молекулами дейтерированного три алкилфос фата такова, что в молекулах дейтеротриалкилфосфата в

Р и f положениях по отношению к атому кислорода, через который осуществляется

Я Фо Рмула изобретения

Составитель Н. B оропаев

Редактор Т. Каранова Техред Г. Родак Корректор А. Гриценко

Заказ 5447/2 12 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 координационная связь лиганда с неодимом, находятся лишь атомы тяжелее дейтерия.

Таким образом, по сравнению с известной активной средой, где в координационном комплексе тяжелые атомы лигандов расположены лишь в < - и Р положениях по отношению к атомам комплексуюшимся с неодимом, а в ортофенантролиновой части комплекса тяжелые атомы занимают лишь d. положения по отношению к атомам, координационно связанны м с неодимом, так ч то атомы водорода расположены достаточно близко к излучающему иону неодима, в предлагаемой активной среде в первой сфере окружения иона неодима обеспечено большее пространственное удаление высокоэнергетических колебаний. То ес ть, согласно существующим теоретическим представлениям, вероятность безызлучательной релаксации возбужденного иона неодима существенно уменьшается, Кроме того, применение органических растворителей, не содержащих атомов легче углерода, позволяет исключить высокочастотные колебания и из дальних сфер окружения излучающего иона неодима, что обеспечивает время затухания люминесценции неодима от 10 до 30 люкс.

Пример. Активный материал представляет собой 0,2 моль/л раствор комплекса нитрата неодима с тремя молекула.ми дейтерйрованного трибутилфосфата в гексафторбензоле, при следующем соотношении компонентов (в%):

NcL(N Qç) 6 Нл0

4 (C 3 О) Р 8

88

Полученный раствор заливали в кварцевую кювету с внутренним диаметром 12 мм и длиной 280 мм. Кювету помещали в резонатор, образованный выносными плоскими зеркалами с коэффициентами отражения на Л = 1,06 мкм R =- 99,5% ) = 92%. На-!

О качка осуществлялась двумя прямыми импульсными лампами через светофильтры

ЖС-1 2, Пороговая энергия накачки составила величину 8 дж/см, что существенно ниже пороговой энергии 62 дж/см для известноl5 го активного материала.

Знергия генерации при энергии накачки

400 дж и полезных потерях в резонаторе

- 8% составляла 70 мдж, что соответствует к.п.д, 0,02%.

Рабочий раствор фотохимически стоек и выдерживал 200 циклов накачки с энергией — 500 дж без ухудшения генерационных характеристик.

Активный материал для оптических квантовых генераторов на основе раствора солей редкоземельных элементов в органичесщ> ких растворителях, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения безызлучательной рекомбинации активных ионов, повышения к.п.д, генерации и фотостойкости раствора, в качестве растворителей вве щ дены смеси полностью дейтерированных триалкилфосфатов и неполярных полностью галогенированных углеводородов при следующем соотношении компонентов (B вес.%):

Соль редкоземельного элемента 3-6

Полнос тью дейтерированный триалкилфосфаг 6 -12

Полностью галогенированный углеводород 82-91