Магистерская диссертация на тему: Лазеры органических красителях. Активная среда. Качка. Непрерывная перестройка частоты излучения

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.

Оглавление

- Введение

- Лазеры на органических красителях

- Активная среда

- Накачка

- Непрерывная перестройка частоты излучения

- Разделение изотопов

- Расширение спектрального диапазона лазера

- Одноструйный субпикосекундный лазер на красителе в режиме самонастройки

- Узкополосный импульсный лазер на красителях с электродинамическими приводами поворота

- дисперсионных элементов

- Заключение

- Список Литературы

Заключение

В настоящее время наряду с исследованиями по нелинейной оптике продолжаются работы и над созданием лазеров совершенно новых типов. Одно из важных направлений исследования - получение когерентной генерации длинноволнового рентгеновского излучения (=10-910-10 м).

Существуют два основных препятствия на пути создания рентгеновских лазеров: практически отсутствуют отражатели, пригодные для резонаторов в области длинноволнового рентгеновского излучения, и, кроме того, растут трудности, связанные с осуществлением накачки, и с уменьшением длины волны. Так как любое твердое тело поглощает рентгеновское излучение, невозможно для создания обратной связи применить обычные лазерные резонаторы. Мало надежды на то, что удастся создать резонатор с замкнутой траекторией луча, отклоняя излучение с помощью нескольких скользящих отражений от кристаллов. Таким образом, источники когерентного рентгеновского излучения, вероятно, будут усилителями, а не генераторами.

Другая серьезная проблема заключается в трудности накачки таких лазеров. Она возникает вследствие крайне короткого времени жизни рентгеновских переходов (10-15 с). Поддержание инверсной населенности требует мощностей накачки порядка ватта на атом. Становятся доступными системы накачки, использующие пикосекундные импульсы на выходе системы. Такая система состоит из задающего генератора и каскадов усиления и может давать импульсную выходную мощность излучения порядка 1012 Вт. Кроме того, следует отметить накачиваемые электронным пучком системы на эксимерах. Если удастся создать рентгеновский лазер, его можно будет использовать для радиографии с малыми длительностями экспозиции просвечивания плотных газов при высоких температурах и получения голограмм микрообъектов.

Выдвинуты предложения и проведены предварительные исследования возможности создания гразеров (гамма-лазеров) с рабочей длиной волны примерно 0,1 нм. Такие приборы, работая без зеркал, могли бы использовать возбужденные состояния ядер для получения стимулированного излучения.

Какую наиболее короткую длину волны лазера можно получить? Единственное принципиальное ограничение связано с образованием электрон-позитронных пар. Лазер, работающий на пороговой (с точки зрения образования пар) частоте, имел бы длину волны 1,2 *10-12 м. Сравнивая частоту такого лазера с частотой мазера на аммиаке (24 ГГц), видим, что устройства, использующие усиление с помощью вынужденного излучения, могли бы работать в диапазоне, охватывающем десять порядков по частоте.

Список литературы

1. Д. О'Шиа, Р. Колден, У. Родс, "Лазерная техника", Москва Атомиздат, 1980 г.

2. "Квантовая электроника", №5, 1989г.

3. "Квантовая электроника", №6, 1989г.