Министерство образования РФ

Томский Политехнический Университет

Кафедра ЛИСТ

Реферат

«Лазер на красителях»

Выполнил: студент гр. 1В80

Федоренко А. П.

Проверил: преподаватель

Куликов В. Д.

Томск 2001г.

Содержание

|Введение………………………………………………………………………… |3 |
|1. Лазеры на органических красителях……………………………………. |4 |
|1.1. Активная среда………………………………………………………... |4 |
|1.2. Накачка………………………………………………………………… |6 |
|1.3. Непрерывная перестройка частоты излучения…………………... |8 |
|1.4. Разделение изотопов………………………………………………….. |10 |
|1.5. Расширение спектрального диапазона лазера……………………. |10 |
|2. Одноструйный субпикосекундный лазер |12 |
|на красителе в режиме самонастройки…………………………………. | |
|3. Узкополосный импульсный лазер на красителях с | |
|электродинамическими приводами поворота | |
|дисперсионных элементов………………………………………………... |14 |
|Заключение……………………………………………………………………... |17 |
|Список Литературы…………………………………………………………… |18 |

Введение

Жидкостные лазеры используются в целом реже, чем газовые либо твердотельные лазеры, однако с точки зрения некоторых приложений они обладают рядом уникальных свойств. Параметры излучения твердотельного лазера в значительной степени зависят от оптических качеств используемого кристалла. Неоднородности кристаллической структуры могут серьезно ограничивать когерентность лазера. Кристаллы постоянно подвержены разрушениям; концентрация активирующих ионов задается в процессе изготовления лазера и является определенной величиной для данного кристалла. С этими конкретными трудностями не приходится иметь дело при работе с газовыми лазерами, но зато эти лазеры имеют заметно меньшую концентрацию активного вещества из-за низкой концентрации атомов в газе.
Преимущества жидкостных лазеров заключаются в том, что они имеют значительно более высокую концентрацию активных атомов, которую легко можно изменять; кроме того, активная среда является дешевой и относительно мало подверженной повреждениям. В то же время жидкостные лазеры не столь громоздки, как газовые системы, и проще в эксплуатации.

Из расчетных типов жидкостных лазеров наибольшее значение имеют лазеры на органических красителях. Эффект генерации раствора красителя впервые обнаружили в 1965 г. П. Сорокин с сотр. в лаборатории фирмы IBM в ходе исследования ряда красителей, используемых в пассивных затворах для рубиновых лазеров. Наиболее существенным преимуществом лазера на красителях над всеми рассмотренными здесь лазерами является возможность плавно перестраивать частоту излучения в пределах значительного спектрального диапазона. Типичный газовый или твердотельный лазер можно перестраивать только внутри очень узкого диапазона (практически лишь в пределах ширины кривой усиления). Хотя имеющиеся газовые и твердотельные лазеры излучают большое число дискретных длин волн в диапазоне, простирающемся от ближней ультрафиолетовой до дальней инфракрасной области спектра, все же остаются значительные участки оптического диапазона, в которых отсутствуют линии генерации этих лазеров.

Перестраиваемый источник узкополосного излучения оптического. диапазона при высокой когерентности этого излучения желательно иметь во многих приложениях, таких, как спектроскопия, изучение молекулярной диссоциации и химических реакций, а также разделение изотопов.

1. Лазеры на органических красителях

1.1. Активная среда

Активная среда лазера на красителе состоит из раствора органического красителя. Когда краситель возбуждается внешним источником коротковолнового излучения, он излучает на более длинных волнах или флуоресцирует, поглощая фотон на длине волны возбуждения, а затем излучая фотон на длине волны флуоресценции. Разность энергии фотонов идет на безызлучательные переходы и в конечном счете переходит в тепло.

[pic]

Рис. 1.1. Спектр поглощения (1) и флуоресценции (2) типичного лазерного красителя

На рис. 1.1 приведены спектры поглощения и флуоресценции типичного лазерного красителя. Кривая флуоресценции, захватывающая желтую и большую часть красной области спектра, сдвинута в более длинноволновую область по отношению к кривой поглощения, занимающей голубой и зеленый участки спектра. Эта ситуация аналогична рассмотренной здесь при описании лазера на рубине: излучение лампы накачки лежит преимущественно в зеленой и голубой областях спектра, а кристалл рубина флуоресцирует в красной области.
Существенное различие заключается в том, что краситель флуоресцирует в исключительно широком диапазоне частот видимой области спектра в противоположность очень узкой полосе флуоресценции типичного твердотельного лазера.

[pic]

Рис. 1.2. Диаграмма уровней для лазера на красителях.

Синглет-триплетные переходы S1(T1 (интекомбинационные перходы 2) приводят к сильному поглощению лазерного излучения и срыву генерации за счет перехода T1(T2, ограничивающих выходную мощность (перходы 1).