📄Работа №185716
Тема: ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В ОРГАНИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ ПРИ ФОТОВОЗБУЖДЕНИИ
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Физиология
Объем:
45 листов
Год:
2016
Просмотров:
65
5200
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Литературный обзор 6
1.1 Принцип работы лазеров 6
1.2 Отличия трехуровневой и четырехуровневой схем 7
1.3 Конструктивные решения ввода/вывода излучения тонкопленочных
лазеров 9
1.4 Виды резонаторов 10
1.4.1 Внешний резонатор с объемной активной средой 11
1.4.2 DFB - лазеры 12
1.4.3 DBR - лазеры 13
1.4.4 VCSEL - лазер 14
1.4.5 VECSOL - лазер 15
1.5 Лазеры на органических красителях 16
1.5.1 Принцип действия лазера на красителях 17
1.5.2 Органические полупроводниковые тонкопленочные лазеры (OSL) 22
1.5.3 Фотофизические свойства лазерных красителей 24
2 Объекты исследования и методика эксперимента 28
2.1 Приготовление раствора из красителя 28
2.2 Создание пленок из полученного раствора 29
2.2.1 Изготовление пленок из Родамина 800 29
2.2.2 Изготовление пленки из ПМ597 29
2.3 Методика эксперимента 30
3 Обсуждение результатов 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
CПИСОКЛИТЕРАТУРЫ 42
1 Литературный обзор 6
1.1 Принцип работы лазеров 6
1.2 Отличия трехуровневой и четырехуровневой схем 7
1.3 Конструктивные решения ввода/вывода излучения тонкопленочных
лазеров 9
1.4 Виды резонаторов 10
1.4.1 Внешний резонатор с объемной активной средой 11
1.4.2 DFB - лазеры 12
1.4.3 DBR - лазеры 13
1.4.4 VCSEL - лазер 14
1.4.5 VECSOL - лазер 15
1.5 Лазеры на органических красителях 16
1.5.1 Принцип действия лазера на красителях 17
1.5.2 Органические полупроводниковые тонкопленочные лазеры (OSL) 22
1.5.3 Фотофизические свойства лазерных красителей 24
2 Объекты исследования и методика эксперимента 28
2.1 Приготовление раствора из красителя 28
2.2 Создание пленок из полученного раствора 29
2.2.1 Изготовление пленок из Родамина 800 29
2.2.2 Изготовление пленки из ПМ597 29
2.3 Методика эксперимента 30
3 Обсуждение результатов 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
CПИСОКЛИТЕРАТУРЫ 42
📖 Введение
На сегодняшний день проблемой современной квантовой электроники является создание перестраиваемого в широком диапазоне длин волн лазерного источника, имеющего малые габариты и энергопотребление. Тип лазеров, позволяющий осуществлять плавную перестройку длины волны генерации в широких пределах, это лазеры на красителях. Изначально активной средой такого типа лазеров были растворы органических красителей, что значительно снижало удобство их эксплуатации и сужало область использования таких лазерных систем. В настоящее время, создаются твердотельные активные среды перестраиваемых лазеров с параметрами, не уступающими параметрам растворов. Органические тонкопленочные фотовозбуждаемые лазеры представляют собой особый интерес, поскольку могут быть использованы в спектроскопии, оптоволоконных системах связи, медицине, телекоммуникациях и сенсорике
В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию лазеров такого типа. Достигнуты большие успехи французской группой Chenais, которые показали, что фотовозбуждаемые тонкопленочные лазеры с высокой эффективностью могут быть созданы. Группой А. Хигера было показано, что при фотовозбуждении тонких пленок генерация может развиваться и в полимерных веществах (MEH-PPV), обладающих полупроводниковыми свойствами [2]. На этих же полимерных материалах созданы эффективно излучающие органические светодиоды и транзисторы. Эти результаты внушают надежду на то, что может быть создан органический лазер с инжекционной накачкой.
Между тем существуют проблемы при создании тонкопленочных лазеров. Основная из них - это низкая фотостабильность органических материалов, из которых состоит тонкая пленка (краситель, полимер). При фотодеструкции материалов образующиеся продукты могут эффективно поглощать излучение генерации и/или накачки, приводя к снижению эффективности лазера и срыву генерации.
Целью настоящей работы является получение вынужденного излучения в органических пленках при фотовозбуждении. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• выполнение аналитического обзора по существующим видам резонаторов;
• изучение влияния состава и толщины пленки на характеристики генерации;
• получение вынужденного излучения при продольной и поперечной накачке в органических пленках.
Основные положения, выносимые на защиту:
При накачке излучением YAG-Nd3+ лазера (л 532 нм, энергия в импульсе 2 МВт/см2, длительность импульса 10 нс) органической полимерной пленки с концентрацией красителя Р800 равной 10-4 моль/л в ПММА и толщиной 20 мкм имеет место генерация при продольной накачке на длине волны 786 нм, с КПД ~ 1%, полушириной полосы излучения ~ 6 нм и порогом генерации, равным 10,4 МВт/см2.
При накачке излучением YAG-Nd3+ лазера (л 532 нм, энергия в импульсе 2 МВт/см2, длительность импульса 10 нс) лазерного активного элемента, состоящего из двух стеклянных подложек и органической пленки с распределением 0,2 мг ПМ 597 на 100 мг фотоотверждаемой эпоксидной смолы, толщиной 95 мкм, имеет место генерация при квази-продольной накачке на длине волны 578 нм, с КПД « 3,4 %, полушириной полосы излучения 5 ~ нм и порогом генерации, равным 1,8 МВт/см2.
Достоверность результатов:
Достоверность первого и второго защищаемых положений основывается на факте получения генерации пленочных лазерно - активных сред, использования современных спектральных приборов, поверенных и калиброванных с известными характеристиками.
Достоверность второго защищаемого положения обеспечивается согласованием экспериментальных данных с данными, полученными S. Chenais в 2013 году.
Научная новизна первого защищаемого положения заключается в реализации продольной накачки для изученной ЛАС.
Научная новизна второго защищаемого положения состоит в выявлении зависимости КПД генерации от площади возбуждения и толщины исследованной пленки.
Практическая значимость НПВЗ - 2 состоит в том, что содержащийся в нём способ изготовления пленочной ЛАС позволяет получить равномерно распределённые по подложке пленки толщиной более чем 100 мкм, что служит преимуществом.
В настоящее время в мире активно ведутся работы по созданию лазеров такого типа. Достигнуты большие успехи французской группой Chenais, которые показали, что фотовозбуждаемые тонкопленочные лазеры с высокой эффективностью могут быть созданы. Группой А. Хигера было показано, что при фотовозбуждении тонких пленок генерация может развиваться и в полимерных веществах (MEH-PPV), обладающих полупроводниковыми свойствами [2]. На этих же полимерных материалах созданы эффективно излучающие органические светодиоды и транзисторы. Эти результаты внушают надежду на то, что может быть создан органический лазер с инжекционной накачкой.
Между тем существуют проблемы при создании тонкопленочных лазеров. Основная из них - это низкая фотостабильность органических материалов, из которых состоит тонкая пленка (краситель, полимер). При фотодеструкции материалов образующиеся продукты могут эффективно поглощать излучение генерации и/или накачки, приводя к снижению эффективности лазера и срыву генерации.
Целью настоящей работы является получение вынужденного излучения в органических пленках при фотовозбуждении. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
• выполнение аналитического обзора по существующим видам резонаторов;
• изучение влияния состава и толщины пленки на характеристики генерации;
• получение вынужденного излучения при продольной и поперечной накачке в органических пленках.
Основные положения, выносимые на защиту:
При накачке излучением YAG-Nd3+ лазера (л 532 нм, энергия в импульсе 2 МВт/см2, длительность импульса 10 нс) органической полимерной пленки с концентрацией красителя Р800 равной 10-4 моль/л в ПММА и толщиной 20 мкм имеет место генерация при продольной накачке на длине волны 786 нм, с КПД ~ 1%, полушириной полосы излучения ~ 6 нм и порогом генерации, равным 10,4 МВт/см2.
При накачке излучением YAG-Nd3+ лазера (л 532 нм, энергия в импульсе 2 МВт/см2, длительность импульса 10 нс) лазерного активного элемента, состоящего из двух стеклянных подложек и органической пленки с распределением 0,2 мг ПМ 597 на 100 мг фотоотверждаемой эпоксидной смолы, толщиной 95 мкм, имеет место генерация при квази-продольной накачке на длине волны 578 нм, с КПД « 3,4 %, полушириной полосы излучения 5 ~ нм и порогом генерации, равным 1,8 МВт/см2.
Достоверность результатов:
Достоверность первого и второго защищаемых положений основывается на факте получения генерации пленочных лазерно - активных сред, использования современных спектральных приборов, поверенных и калиброванных с известными характеристиками.
Достоверность второго защищаемого положения обеспечивается согласованием экспериментальных данных с данными, полученными S. Chenais в 2013 году.
Научная новизна первого защищаемого положения заключается в реализации продольной накачки для изученной ЛАС.
Научная новизна второго защищаемого положения состоит в выявлении зависимости КПД генерации от площади возбуждения и толщины исследованной пленки.
Практическая значимость НПВЗ - 2 состоит в том, что содержащийся в нём способ изготовления пленочной ЛАС позволяет получить равномерно распределённые по подложке пленки толщиной более чем 100 мкм, что служит преимуществом.
✅ Заключение
Выполнен литературный обзор по лазерам на красителях и о применяемых резонаторах, их достоинствах и недостатках. Рассмотрены предпосылки создания тонкопленочного фотовозбуждаемого органического лазера.
В ходе проделанной работы было показано, что в органических пленках, допированных Р800 в продольной накачке может быть получено лазерное излучение в диапазоне 750-800 нм при соответствующем выборе зеркал резонатора. Также показано, что эффект ПВО вносит потери. Квази - продольная накачка менее требовательна к спектральным характеристикам зеркал резонатора (по сравнению с продольной) что позволило перейти к исследованию органических пленок излучающих в более коротковолновой области (от 540 нм и далее). Исходя из чего в органических пленках, допированных ПМ597 в квази-продольной накачке было получено лазерное излучение в диапазоне 570-580нм. Были сделаны пленки на основе красителей двух классов (родамины и пиррометены) и изучены их спектрально-люминесцентные характеристики. Была исследована зависимость КПД генерации от площади возбуждения и толщины созданных пленок. Установлено, что КПД генерации пленочной ЛАС при продольной накачке зависит от площади накачки 8нак. Так, при больших 8нак продольная генерация отсутствует. При размерах пятна накачки сопоставимых с толщиной пленки КПД генерации имеет максимальные значения.
В ходе проделанной работы было показано, что в органических пленках, допированных Р800 в продольной накачке может быть получено лазерное излучение в диапазоне 750-800 нм при соответствующем выборе зеркал резонатора. Также показано, что эффект ПВО вносит потери. Квази - продольная накачка менее требовательна к спектральным характеристикам зеркал резонатора (по сравнению с продольной) что позволило перейти к исследованию органических пленок излучающих в более коротковолновой области (от 540 нм и далее). Исходя из чего в органических пленках, допированных ПМ597 в квази-продольной накачке было получено лазерное излучение в диапазоне 570-580нм. Были сделаны пленки на основе красителей двух классов (родамины и пиррометены) и изучены их спектрально-люминесцентные характеристики. Была исследована зависимость КПД генерации от площади возбуждения и толщины созданных пленок. Установлено, что КПД генерации пленочной ЛАС при продольной накачке зависит от площади накачки 8нак. Так, при больших 8нак продольная генерация отсутствует. При размерах пятна накачки сопоставимых с толщиной пленки КПД генерации имеет максимальные значения.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.