ЖИДКОСТНЫЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ-СВЕТОФИЛЬТР ДЛЯ ЛАЗЕРОВ Российский патент 2007 года по МПК H01S3/04 

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в твердотельных лазерах, в частности в системах охлаждения твердотельных лазеров.

Фильтрующие теплоносители-светофильтры, применяемые в квантовой электронике, должны обладать рядом специфических свойств, таких как поглощение УФ части излучения лампы накачки (короче ˜ 400 нм), широкий диапазон рабочих температур, низкая токсичность, малое газовыделение при достаточно высокой фотохимической стойкости к действию излучения ламп накачки [1]. Поглощение вредной УФ части излучения накачки такими фильтрующими охлаждающими жидкостями приводит к существенному увеличению срока службы лазерной системы в целом [2, 3].

Известно применение в качестве теплоносителя для лазеров диметилди изоамилокси силана [4]. Данный состав обладает широким диапазоном рабочих температур, он мало токсичен (IV класс опасности по ГОСТ 12.1.007), ему присуще малое газовыделение, он имеет высокую фотохимическую стойкость. Однако этот состав теплоносителя не обеспечивает фильтрацию УФ части излучения накачки, тем самым ограничивая ресурс работы лазера.

Известен также жидкостный теплоноситель-светофильтр для лазеров на основе раствора 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в диметил ди-изоамилокси силане, в котором люминесцирующая добавка увеличивает КПД лазера и снижает его порог генерации [5, прототип]. Однако этот состав теплоносителя не обеспечивает достаточно полную фильтрацию УФ части излучения накачки, что ограничивает ресурс работы лазера.

Целью настоящего изобретения является увеличение ресурса работы лазера с жидкостным охлаждением за счет наиболее полной фильтрации вредной части излучения накачки. Указанная цель достигается путем применения в качестве состава жидкостного теплоносителя-светофильтра, отвечающего вышеприведенным требованиям, раствора 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане с добавлением 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в концентрации от 0,2 до 2 ммоль/л.

Как видно из фиг.2 (кривая 2), 1,8-нафтоилен-1\2'-бензимидазол имеет значительно большее поглощение, чем 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензимидазол в области Л,<300 нм, что при его введении в состав теплоносителя компенсирует слишком высокое пропускание состава прототипа в этой части спектра.

С целью определения спектральных характеристик заявляемого состава теплоносителя-светофильтра были проведены испытания различных теплоносителей на основе диметил-ди-(изоамилокси)силана, в состав которых, помимо фильтрующей добавки 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона (C₁=1 ммоль/л), был введен 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазол в концентрации С₃=0,1-2 ммоль/л. Толщина слоя жидкости h=2 мм, что соответствует типичному значению толщины зазора между лампой накачки в применяемых лазерных квантронах [1].

Спектры пропускания составов заявляемого теплоносителя-светофильтра приведены на фиг.1 при С₂=0,1 (кривая 2); 0,2 (кривая 3); 2 (кривая 4) ммоль/л. Как видно из фиг.1, увеличение концентрации 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола до значения C₂=0,2 ммоль/л и более приводит к полной фильтрации опасной части УФ излучения. Верхняя граница значений С₃=2 ммоль/л определяется предельной растворимостью 1,8-нафтоилен(1',2') бензимидазола в растворе 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане.

Ввиду люминесцирующих свойств 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола опасная часть УФ излучения, поглощаемая в теплоносителе-светофильтре, переизлучается в область первой основной полосы неодимовой среды (λ_макс≈530 нм), что согласно [5] может привести к снижению порога генерации и росту КПД неодимового лазера с заявляемым составом теплоносителя-светофильтра.

Примеры. Были изготовлены 4 состава жидкостного теплоносителя-светофильтра, для которых были измерены спектры пропускания в слое толщиной 2 мм при разных концентрациях С₃ люминесцирующей добавки 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в растворе 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане.

Пример 1. Состав жидкостного теплоносителя-светофильтра для лазеров, состоящий из раствора 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане при d=1 ммоль/л (кривая 1 на фиг.1).

Пример 2. Состав жидкостного теплоносителя-светофильтра для лазеров, состоящий из раствора 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане при C₁=1 ммоль/л, с добавлением в этот состав 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в концентрации С₃=0,1 ммоль/л (кривая 2 на фиг.1).

Пример 3. Состав жидкостного теплоносителя-светофильтра для лазеров, состоящий из раствора 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане при C₁=1 ммоль/л, с добавлением в этот состав 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в концентрации С₃=0,2 ммоль/л (кривая 3 на фиг.1).

Пример 4. Состав жидкостного теплоносителя-светофильтра для лазеров, состоящий из раствора 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане при C₁=1 ммоль/л, с добавлением в этот состав 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в концентрации d=0,2 ммоль/л (кривая 3 на фиг.1).

Пример 4. Состав жидкостного теплоносителя-светофильтра для лазеров, состоящий из раствора 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане при C₁=1 ммоль/л, с добавлением в этот состав 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в концентрации С₂=2 ммоль/л (кривая 4 на фиг.1).

Таким образом, из приведенных данных видно, что применение заявляемого состава жидкостного теплоносителя-светофильтра приводит к наиболее полной фильтрации вредного УФ излучения ламп накачки, заявляемый состав удовлетворяет вышеуказанным требованиям к теплоносителям-светофильтрам для лазеров.

Источники информации

1. Б.Р.Белостоцкий, Ю.В.Любавский, В.М.Овчинников. Основы лазерной техники. Твердотельные ОКГ // М.: Сов. Радио, 1972, 408 с.

2. В.М.Волынкин, А.А.Мак, Ю.Н.Михайлов, А.Н.Погодаев, А.И.Степанов. - Оптико-механическая промышленность. 1968, №3, с.65-68.

3. В.М.Волынкин, А.Н.Погодаев. - Квантовая электроника, 1971, №3, с.115-116.

4. Патент РФ №2031499 от 15.05.81.

5. Патент РФ №2068606 от 27.10.96.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в твердотельных лазерах. В качестве состава жидкостного теплоносителя-светофильтра используют раствор 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане с добавлением 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазола в концентрации от 0,2 до 2 ммоль/л. Технический результат - увеличение ресурса работы лазера с жидкостным охлаждением за счет фильтрации вредной части излучения накачки. 2 ил.

Состав жидкостного теплоносителя-светофильтра для лазеров, отличающийся тем, что содержит 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазол в концентрации от 0,2 до 2 ммоль/л, раствор 2,2'-диокси-4,4'-диметоксибензофенона в диметил-ди-(изоамилокси)силане остальное.