Поиск по каталогу  |  Интер-Сервис      in-s ООО "ВолгаЛазер" ООО "ВолгаЛазер"
ЛК 2015
ELEn C2200
MGO 3000
О компании
Производство
лазерная резка металлов, резка металлов
Услуги / цены
Контакты
 

Лазеры на красителях

Лазеры на красителях впервые были реализованы в импульсном режиме в 1966 г., в непрерывном режиме в 1970 г. Эти лазеры генерируют электромагнитное излучение в спектральном диапазоне от 0,32 до 1,28 мкм, а для создания инверсной заселенности в активной среде почти исключительно используется оптическая накачка. По продолжительности работы и виду возбуждения различают:
1) непрерывные лазеры на красителях (непрерывное во времени излучение);
2) лазеры на красителях с ламповой накачкой (длительность импульса лазерного излучения 0,3-3 мкс);
3) наносекундные лазеры на красителях (длительность импульса 5 – 20 нс).

Лазеры на красителях перестраиваются в широких пределах и допускают регулировку параметров излучения (интенсивность, длительность излучения). Эти лазеры находят применение преимущественно в спектроскопии, разделении изотопов, в медицине и биологии, защите окружающей среды, а также в технике аналитических измерений. Для обработки материалов (лазерная резка, сверление, сварка и др.) данные лазеры практически не используются.

В лазерах на красителях вынужденное излучение возникает на флуоресцентном переходе молекул красителя, при этом речь идет о многоатомных органических молекулах, которые могут обладать протяженной системой π-электронов благодаря сопряженным связям и могут флуоресцировать. Эти органические молекулы принадлежат различным химическим классам или к органическим сцинтилляторам.

В качестве активной среды применяются следующие красители:
а)жидкий в форме растсора красителей (наиболее распространенная форма);
б) твердый, встроенный в основную кристаллическую решетку;
в) газообразный в виде пара красителя.

Энергетические уровни молекул красителя состоят из синглетной системы с мультиплетностью, равной 1 (противоположно направленные спины), и триплетной системы с мультиплетностью, равной 3 (параллельно направленные спины). Эти электронные состояния имеют многочисленные колебательные и вращательные уровни, которые за счет взаимодействия друг с другом и соседними молекулами (растворителя) так сильно уширены, что переходы между электронными состояниями в спектре поглощения и флуоресценции образуют широкие полосы. При комнатной температуре большинство молекул находятся в основном колебательном состоянии.

Создание инверсии заселенностей происходит путем переброса на колебательно-возбужденные уровни электронно-возбужденных состояний с помощью оптической накачки.

За счет сильного межмолекулярного и внутримолекулярного взаимодействия при фиксированном электронном состоянии происходит обмен заселенностью на колебательных уровнях в течение промежутка времени не более 10-12 с; это означает, что имеет место быстрая термализация. Заселение колебательных уровней определяется распределением Больцмана. Поэтому испускание вынужденного излучения происходит в форме сильно однородно уширенной линии, начиная от термализованного состояния S1 в качестве верхнего лазерного уровня. Наряду с этим происходит опустошение состояния S1 (процессы потерь).

Нижний лазерный уровень – колебательно-возбужденный уровень состояния S0 – вообще говоря, заселен мало.

Возбуждение посредством оптической накачки происходит с помощью мощных источников света накачки различных типов, и благодаря этому различаются отдельные типы лазеров на красителях.

Свойства излучения лазеров на красителях в основном определяются большой однородной шириной линии лазера. Это позволяет осуществить: спектральную ?конденсацию?, т.е. преобразовать всю накопленную энергию излучения лазера на красителе в энергию излучения, сосредоточенную в узком диапазоне частот; перестройку по частоте (при применении частотно-селективных элементов); спектральное сужение на основе сильных процессов конкуренции между модами.

В качестве частотно-селективных элементов для достижения дальнейшего сужения (вплоть до одномодового режима), а также перестройки частоты применяются: эталон Фабри-Перо; дифракционные решетки; интерференционные фильтры; призмы; фильтры на основе двойного лучепреломления.

Эти элементы устанавливаются внутри резонатора лазера или для случая решетки (наиболее часто применяемый способ) вместо зеркала с отражательной способностью 100 % по автоколлимационной схеме (схема Литтрова). Перестройка частоты происходит путем поворота дифракционной решетки.

В качестве отражательной решетки преимущественно используется эшеллет в нескольких порядках или голографическая решетка в одном порядке (отражательная способность не более 0,9).

Ширина спектра резонатора с дифракционной решеткой может быть уменьшена, если расширяется лазерный пучок в резонаторе. Благодаря этому одновременно уменьшается лучевая нагрузка на решетку.

Другая возможность уменьшения ширины спектра состоит в использовании распределенной обратной связи – РОС. Пучок накачки лазера на красителе разделяется на два, каждый из которых падает под одинаковым углом на кювету с раствором красителя. Интерферирующие пучки индуцируют за счет периодической пространственной модуляции показателя преломления и усиления РОС-структуру (решетку).

Благодаря генерации гармоник (ГВГ) можно охватить УФ-область спектра до 217 нм (непрерывно перестраиваемое излучение), а посредством генерации суммарных частот с основной волной Nd-ИАГ-лазера можно расширить диапазон длин волн до 190 нм. Другой способ генерации УФ- и ВУФ-излучений дает вынужденное комбинационное (рамановское) рассеяние (ВКР – SRS) в газах и парах, особенно при использовании лазеров на красителях с накачкой мощными эксимерными лазерами.

Сдвиг частоты при комбинационном рассеянии можно использовать также для преобразования излучения лазеров на красителях в ИК-области спектра до 20 мкм.

Расширение ИК-области возможно также путем генерации разностной частоты при смешении с волной от другого лазерного источника (излучение твердотельных лазеров, излучение Nd-ИАГ-лазера). С помощью различных кристаллов можно охватить область длин воли до 18 мкм.

Коэффициент преобразования для указанных методов преобразования частот нелинейной оптики квадратично зависит от входной интенсивности, т.е. оптимальные условия требуют интенсивных пикосекундных или наносекундных импульсов излучения, в то время как преобразование непрерывного излучения твердотельного лазера проблематично.

Выберите интересующую Вас фотографию

Общество с ограниченной ответственностью "ВолгаЛазер"
404110, Волгоградская обл., г. Волжский, ул. Молодежная, д. 17, офис 8
Схема проезда
тел. (8443) 22-87-21
Яндекс цитирования ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА
ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛА