Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
34.6. ЖИДКОСТНЫЕ ЛАЗЕРЫ С РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ АКТИВАТОРАМИ
В жидкостных лазерах в качестве активных сред используются растворы, содержащие ионы редкоземельных элементов (TR-ионы). Генерация осуществляется на переходах с метастабильных уровней TR3+-ионов. Для возбуждения применяется оптическая накачка с помощью ксеноновых газоразрядных ламп.
В жидких лазерных материалах может быть достигнута концентрация активных ионов того же порядка, «то и в лазерных стеклах. Это позволяет получить большие энергии и мощности излучения с единицы объема активного вещества В то же время сильная зависимость показателя преломления от температуры обусловливает значительные оптические неоднородности, возникающие при накачке активной среды, что приводит к ухудшению генерационных характеристик лазеров и увеличению расходимости лазерного пучка. Применение прокачки активной жидкости через лазерную кювету позволяет реализовать как периодический, так и непрерывный режим работы лазера.
Жидкие лазерные материалы с TR3+-HOHaMH делятся на два класса: металлоорганические, или хелатиые, и неорганические, или апротонные.
Металлоорганические жидкостные лазеры. Активными элементами в металлоорганических лазера^ являются трехвалентные ионы редкоземельных элементов, связанные с органическими группами, или лигаидами. Лазерный эффект осуществляется на переходах между энергетическими уровнями TR3+-hohob, а поглощение энергии накачки происходит через полосы поглощения лиганда. Хелаты имеют очень большие" коэффициенты поглощения (около 100 CM-'), поэтому лазерный эффект осуществляется только в тонких слоях вещества. Металлоорганические жидкостные лазеры генерируют в режиме одиночных импульсов.
Различают два главных типа лазерных компаундов:
TR3+ [лигаид]_4<3+; TR3+ [лшанд]_3,
где Q+ означает катион.
Наиболее часто в металлоорганических жидкостных лазерах употребляются следующие лигаиды, катионы и растворители.
Л и г а н д ы: трифторацетилацетонат-иои (ТФАА-), бензоилацетонат-ион (БА~), бензоилтрифторацетонат-ион (БТФА-), дейтерироваиный бензоилтрифторацето-нат-ион (ДБТФА-), ортофторбензоилфторацетоиат-ион (ОФ БТФ А -), метафторбензоилтрифторацетонат-ион (МФБТФА-), парафторбензоилтрифторацетонат - ион (ПФБТФА-), ортохлорбензоилтрифторацетонат - ион (ОХБТФА"), метахлорбензоилтрифторацетонат - ион (МХБТФА-), парахлорбензоилтрифторацетонат - ион (ПХБТФА-), ортобромбеизоилтрифторацетоиат - ион (ОББТФА-), метабромбензоилтрифторацетонат - ион (МББТФА-), парабромбензоилтрифторацетонат- - иов (ПББТФА-), дибензоилметанат-ион (ДБМ~), тено-илтрифторацетонат-иои (ТТФА~), пентафторпропионат-ион (ПФП~), 1,10-фенантролин (Фен), дейтерироваиный трибутилфосфат (ДТБФ).
Катионы: пиперидиний (Пип+), дейтерироваиный пиперидиний (ДПип+), пирролидиний (Пирр+), имидазолий (Им+), диметил-аммоний (ДмА+).
Комбинированные растворители (в скобках указано объемное отношение):
№ 1 — CH8CH2OH : CH3OH (3 : 1);
№ 2 — CH3CH2OH : CH3OH : (CH3)2 NCHO (12:4:1);
№ 3 — CH3CH2OH : CH3OH : (CH3)2 NCHO
(15:5:2);
№ 4 — CH8CH2OH : CH3OH : (CH3)2 NCHO (9:3:2);
№ 5 - CH3CH2OH : (CH3)2 NCHO : CH3CH2CH2OH
(14:5:2);
№ 6 — CCl4 : CH2CHCN (9:1); № 7 — CH3CH(OC2H5)CN : CH3CN : C2H5OCH2CH2OH
(2:2:1).
Характеристики ряда металлоорганических жидкостных лазеров приведены в табл. 34.7. Генерация иа комплексах Eu+3 происходит на переходе 5D0—^7F2, на комплексах Nd3+ — на переходе 4F372—»-'/n/s
Неорганические жидкостные лазеры. Активные среды неорганических жидкостных лазеров представляют собой растворы соединений TR3+-hohob в неорганических растворителях сложного состава. Лазерный эффект достигнут пока только для ионов Nd3+ (табл. 34.8). Генерация идет по четырехуровневой схеме на переходе 4F3/2—>-4/ц/2 с поглощением света накачки собственны ми полосами поглощения Nd3+. Неорганические жидкостные лазеры могут работать с циркуляцией рабочего рещества, дают высокие значения выходной мощности. Эти лазеры работают как в режиме свободной генерации, так и с модуляцией добротности.
Более подробные сведения о жидкостных лазерах содержатся в [1].
948 Таблица 34. 7. Металлоорганические лазерные жидкости Jl]
Активный комплекс Растворитель Длина волны Генерации, mkm Концентрация комплекса, моль/л Люминесцентное Время жизни, MKC Ширина линии люминесценции, См"1
Eu3+ (БА-)4 Пип+ № 1 0,6130 8,7-10-3 500 21
Eu3+ (БА-)4 Пип+ -I- CH3COONa № 1 или № 2 0,6131 IilO"2 _ 21
0,6114 2-Ю-2 _ 23
Eu3+ (BA-J4 Na+ № 3 или № 5 0,6111 2-Ю-2 670 19
Eu3+ (BA-J4NH4 № 1 0,6130 1,5-IO"2 _ _
Eu3+ (ДБМ-)4 Пип+ № 4 0,6120 1,5-10-2 _ 16
Eu3+ (ДБМ-)4 Пирр+ CH3CN — 2,5-Ю-3 —
Eu3+ (ТФАА-)4 NH4 № 1 0,6122 1,5-10-2 - _
CH3CN 0,6119 IlO"2 _ _
Eu3+ (ТТФА-)4 ДМА+ CH3CN 0,6125 5-Ю-3 _ _
Eu3+ (БТФА-)4 Им+ CH3CN 0,6118 7,5-10-3 _ 69
Eu3+ (БТФА-)4 Пирр+ CH3CN 0,6118 5- Ю~3 _ 107
Eu3+ (БТФА-)4 Пип+ CH3CN 0,6119 I-IO"2 _ 91
Eu3+ (БТФА-)4 ДПип+ № 7 — 1,135-IO-2 700
Eu3+ (ДБТФА-)4 Пип+ № 7 — 1,136-ю-2 680 _
Eu3+ (ДБТФА-)4 ДПип+ № 7 — 1,135-10-2 660 -X
Eu3+ (БТФА")4 ДМА+ CH3CN 0,61175 7,5-IO"3 _ 83 80
