Лазер на красителях

Конструкция и виды лазеров, реализованных на красителях

Содержание

Введение…

3

1. Лазеры собранные на органических красителях …

4

1.1. Виды активной среды…

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

на красителе в режиме самонастройки…

12

3. Узкополосный импульсный лазер на красителях с

электродинамическими приводами поворота

дисперсионных элементов…

14

Заключение…

17

Список литературы…

18

Введение

В настоящее время существует очень большое количество типов лазеров. Из всего этого многообразия можно выделить три основных вида: жидкостные, газовые и твердотельные, причём на практике предпочтение обычно отдается двум последним. Однако твердотельные лазеры имеют ряд существенных недостатков. Во-первых, на параметры излучения твердотельного лазера довольно сильно влияют оптические свойства применяемого кристалла. Во-вторых, кристаллы постоянно подвержены разрушениям; концентрация активирующих ионов задается при изготовления лазера и является строго фиксированной величиной для данного применяемого кристалла. Кроме того, когерентность такого лазера может серьезно ограничиваться неоднородностями кристаллической структуры.

Газовые лазеры лишены указанных недостатков, однако, им свойственна гораздо меньшая концентрация активного вещества из-за низкой концентрации атомов в газе.

Жидкостные лазеры с точки зрения некоторых применений имеют ряд уникальных свойств, хотя при этом используются реже, чем твердотельные или газовые лазеры. Жидкостные лазеры обладают двумя важными преимуществами, которые заключаются в том, что их жидкостная активная среда является дешевой и относительно мало подверженной повреждениям; кроме того, они имеют значительно более высокую концентрацию активных атомов, которую легко можно изменять. К тому же жидкостные лазеры проще других типов лазеров в эксплуатации, и не столь громоздки, как газовые системы.

Перестройка типичного газового или твердотельного лазера может осуществляться лишь в очень узком диапазоне (практически только в пределах ширины кривой усиления). Имеющиеся газовые и твердотельные лазеры излучают длинный ряд дискретных длин волн в диапазоне, который начинается в ближней ультрафиолетовой и кончается в дальней инфракрасной области спектра. Несмотря на это, все же имеются обширные участки оптического диапазона, в которых линии генерации этих лазеров отсутствуют.

Лазеры на органических красителях имеют наибольшее значение из всех известных типов жидкостных лазеров. Лазер на красителях характеризуется возможностью плавной перестройки частоты излучения в довольно широком спектральном диапазоне. Это и является его самым важным преимуществом над всеми рассмотренными здесь лазерами. Эффект генерации раствора красителя был впервые обнаружен в 1965 г. П. Сорокиным и сотрудниками в лаборатории фирмы IBM при исследовании большого числа красителей, используемых в пассивных затворах для рубиновых лазеров.

Перестраиваемый источник узкополосного излучения оптического диапазона при высокой когерентности этого излучения можно с успехом применять при решении многих задач, таких, как изучение химических реакций и молекулярной диссоциации, спектроскопия, а также разделение изотопов.

1. Лазеры собранные на органических красителях

1.1. Виды активной среды

В качестве активной среды лазера на красителе используется раствор органического красителя. При возбуждении красителя внешним источником коротковолнового излучения возможны два вида излучения: краситель может излучать на более длинных волнах, или флуоресцировать, поглощая фотон на длине волны возбуждения. Впоследствии происходит излучение фотона на длине волны флуоресценции. Разность между энергии, полученной от фотонов и затраченной на излучение, идет на переходы, не сопровождающиеся излучением, и, как следствие, переходит в тепло.