Активная среда для лазеров на растворах органических соединений Советский патент 1986 года по МПК H01S3/20 

I.. 111

т

юо

;о

00

о

00

111111

J L1 « 1

4QO

т

500 Н

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к жидкостным лазерам, и может быть использовано для создания мощных лазеров на растворах органических соединений, плавно перестраиваемых в диапазоне 485-545 нм с высокой спектральной яркостью излучения и большим сроком работы активной среды.

Известна активная среда лазера на растворе органического соединения генерирующая в сине-зеленой области спектра и представляющая собой водный раствор соляно-кислого 4-2-(5фенилоксазол)-1-метилпиридиния,

Для получения больших энергий генерации необходимо использовать системы накачки с длительностями светового импульса большими, чем п указанной системе, а именно 1 мк При таких длительностях светового импульса накачки фотостабильность данной активной среды уменьшается. Уменьшение фотостабильности приводит к ухудшению стабильности энергии генерации.

Наиболее близкой по технической сущности к данной активной среде является активная среда для лазера на растворах органических соединений для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водньй раствор 2-имино-3-карбоэтокси-7-окси-бензопирана.

Данная активная среда имеет более высокую стабильность энергии генерации по сравнению с аналогом, что объясняется лучшей фотостабильностью молекул 2 имино-3-карбоэтокси-7-оксибензопирана.

Однако при определенной концентрации этого органического соединения в воде возможна его димеризация, снижающая стабильность энергии генерации лазера.

Целью изобретения является увеличение стабильности энергии генерации лазера.

Указанная цель достигается тем, что активная среда для лазеров на растворе органического соединения для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водный раствор органического соединения, в качестве органического соединения содержит 4- 2-(5-фенилоксазол) -1-бензилпиридиний хлорид при следующем соотношении ингредиентов, моль/л:

(5-Фенилокса1,210 зол)-1-бензилпи1, 1 10

ридиНИИ хлорид

ВодаОстальное до 1 л

Испытание составов активных сред для лазеров проводятся в следующих условиях.

Резонатор лазера образован диэлектрическими плоскими зеркалами с коэффициентом отражения 99% и 60% Вынужденное излучение регистрируется камерой УФ-90, дифракционной решеткой (1200 штрихов/мм) и измерителем энергии ИдЮ-2М. Активная сред лазера непрерывно прокачивается цент эобежиьм насосом через триаксиальн лампу-кювету. Полная длина кюветы с средой составляет 320 мм, внутренний диаметр 3 мм. Снаружи кюветы в кольцевом промеж тке толиг.иной 1 ,5 мм прокачивается дистиллированная вода. Возбуждающий разряд происходит во внешнем кольцевом промежутке толпщной 2 мм и длиной 280 мм, заполненном ксенозюм при давлении 15-20 мм рт.ст. Наружная трубка лампы-кюветы опрессовывается порошком магния для улучшения светоотдачи системы накачки. Питание лампы-кюветы осуществляется от конденсатора емкостью 2 мкФ с электрической энергией 200 ,Дж.Длительность светового импульса накачки по уровню 0,5 составляла 1 мкс при фронте нарастания 0,4 мкс.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. 500 мл водного раствора хлорида (5-фенилоксазол) -1-бензилпиридиния при концентрации красителя ,210 моль/л (коэффициент поглощения такого раствора в длинноволновом максимуме полосы поглоа;ения равняется К, 2,75 см } заливают в кювету и подвергают испытаниям в условиях, описанных вьш.е. При этом максимум спектра генерации не изменится, а ширина его по уровню О,1 уменьшится до 4 им. Энергия генерации при первом возбуждении раствора равнялась Е.12 мДж. Интегральная энергия последовательных импульсов накачки, приводящая к двукратному уменьшению энергии генерации, равняется

,,н

-93,2 кДж.

ОЦ Пример 2. 500 мл водного раствора хлорида (5-фенилоксазол)2-1-бензилпиридиния при концентрации красителя С 5,5 -Ю м/л (коэффициент поглощения такого раст вора в длинноволновом максимуме полосы поглощения составляет 12,5 см заливают в кювету и подвергаются испытаниям в условиях, описанных вьпие. Спектр генерации имеет максимум на длине волны 504 нм, ширина спектра по уровню 0,1 составляет нм. Энергия генерации активной среды при первом возбуждении состав ляет 17 м/1ж. Интегральная энергия последовательных импульсов накачки приводящая к двукратному уменьшению энергии генерации, равняется Е 115,0 кДж. Пример 3. Все условия аналогичны примеру 1, но концентрация красителя была равной 1,1-10 моль/ (при этом Кдд 25,0 см ). Максимум спектра генерации не изменяется, а ширина его по уровню 0,1 увеличивается до 11 нм. Энергия генерации при первом возбуждении раствора равняется Е 10,5 мЛж, а интеграль ная энергия последовательных импульсов накачки, приводящая к двукратному уменьшению энергии генерации, равняется Е 184,6 кДж. Для получения одинаковых условий возбуждения активной среды, являющейся прототипом, концентрация органического красителя 2-имино-Зкарбоэтокси-7-оксибензопирана была такой, что коэффициент поглощения его водного раствора в максимуме длинноволновой полосы был равным аналогичной величине для активной среды, которая в качестве органического соединения содержит (5-фенилоксазол) -1-бензилапиридиний хлорид, т.е. , 75 . При этом энергия генерации прототипа при первом возбуждении равнялась Е 3,5 мДж, а параметр, характери зующий стабильность энергии генерации Ко,е 8,8 кДж. В таблице приведено сравнение характеристик излучения лазера, в котором в качестве активной среды использовались водные растворы (5-фенш10ксазол) -1-бензилпиридиний хлорида, и известных орга нических соединений. 08 Из таблицы видно, что активная среда для лазера, содержащая водный раствор органического соединения (5-фенилоксазолУ -1-бензилпиридиний хлорид, обеспечивает увеличение стабильности энергии генерации более чем в 5 раз по сравнению с прототипом для сине-зеленой области спектра. На чертеже приведены зависимости энергии генерации (E) от числа импульсов накачки (М) с одинаковой энергией (Е 200 Дж), где кривая 1 - для водного раствора (5фенилоксазол) -1-бензилпиридиний хлорида, кривая 2 - для спиртового раствора кумарина 7, выбранного в качестве базового объекта, кривая 3 - для водного раствора 2-имино-Зкарбоэтокси-7-оксибензопирана (прототип), кривая 4 - для водного раствора (5-фенилоксазол) -1-метилпиридиний солянокислого. Концентрации этих растворов были таковы, что коэффициенты поглощения в длинноволновом максимуме их полос поглощения были одинаковыми для всех растворов и равнялись 12,5 см . Как видно из графика, уменьшение начальной энергии генерации в два раза для предлагаемой активной на основе 4-Г2-(5-фенилоксазол)31-бензилпиридиний хлорида происходит после 575 импульсов накачки, для прототипа - после 110 импульсов, а для базового объекта - после 450 импульсов. Начальное значение КПД генерации до облучения раствора на основе (5-фенилоксазол) -1-бензилпиридиний хлорида равнялось 8,510 %, а для прототипа - 8,0 10 %.После 120 импульсов накачки с энергией 200 Дж КПД генерации для указанной активной среды равнялся 7,6-10 %, а для прототипа - 3,6.10 Таким образом, использование активной среды на основе водного раствора (5-фенклоксазол) -1бензилпиридиний хлорида позволяет увеличить стабильность генерации по сравнению с известными .активными средами в сине-зеленой области спектра.

(5-Фeнилoкcaзoл)J1-бензилпиридииий

хлорид17

2-Имино-З-карбоэтокси7-оксибензопиран(прототип)16

(5-Фенилоксазол)1-метилпиридиний солянокислый (аналог) 13,5

504

7,0

115,0

7,0

21,9

491

16,8

6,5

502

АКТИВНАЯ СРЕДА ,ГЩЯ ЛАЗЕРОВ НА РАСТВОРАХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНГО1 для сине-зеленой области спектра, представляющая собой водный раствор органического соединения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стабильности энергии генерации лазера, в качестве органического соединения она содержит