АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1 Принцип лазеров на красителях 7
1.1 Активная среда 7
1.2 Накачка 10
2 Твердотельные органические лазеры 13
2.1 Синтез твердотельных активных сред лазеров на основе
органических соединений 13
2.2 Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства
органических люминофоров красного диапазона спектра 15
2.2.1 Спектрально-люминесцентные свойства 16
3 Создание тонкопленочного волноводного лазера 18
3.1 Метод центрифугирования 18
3.2 Экспериментальная установка и методика эксперимента 19
4 Результаты и анализ эксперимента 23
Заключение 25
Список использованных источников и литературы 26
Лазеры на красителях стали неотъемлемой частью современной науки и техники, благодаря своим выдающимся характеристикам, таким как высокая пиковая мощность, широкий диапазон настройки и узкая линия генерации. Одним из ключевых преимуществ этих лазеров является их относительная простота и множество доступных органических лазерных активных сред, а также возможность настройки конкретных специфичных свойств под конкретные условия накачки. Так как в данный момент времени производство и процесс создания лазеров на красителях значительно упрощен и более выгоден, чем процесс создания аналогичных нелинейных сред, используемых в параметрических генераторах света, то данная тема исследование необходима с производственной точки зрения.
Основным минусом в использовании этих лазеров это лазерно-активная среда, а именно то, что она является жидким тягучим раствором. Решением данной проблемы стали разработанные и испытанные в недавнем прошлом твердотельные органические среды, в структуры которых были внесены красители. Данные красители необходимы потому, что они способны преобразовывать и перенаправлять значительные уровни энергии и мощности накачки в когерентное излучение. По квантовой эффективности и режиму работы данные лазеры не уступают жидкостным и полупроводниковым аналогам.
Основными параметрами для создания таких структур являются:
Выбор схемы накачки
Выбор схемы селективного резонатора
Одной из основных задач при разработке эффективных органических лазеров является выбор определенного красителя и подходящего к нему определенного полимера, которые должны быть совместимы, а также смогли бы обеспечить максимальное совпадения спектральных полос поглощения с длиной волны накачки активной среды.
Среди твердотельных сред наиболее распространены лазеры, использующие ПММА. Полиметилметакрилат помимо высокой прозрачности обладает одним из достоинств, а именно может быть допирован различными красителями. В данный момент времени, учитывая большое количество исследований, посвященных твердотельным лазерам, которые были прочитаы нами, не обнаружилось практического обоснования и не представлено конкретных конструкций твердотельных лазеров на красителях способных к перестройке.
У твердотельных лазеров на основе известных красителей, таких как пиррометен 567 (РМ-567), пиррометен 597 (РМ-597) и Хромен-3 в полиметилакрилате (ПММА), обладают большим потенциалом чем объект моего исследования. Они показали высокую эффективность преобразования (более 80 %) и высокий ресурс работы (более 105 импульсов генерации при накачке в одну область твердотельного лазерного оптического элемента) [4]. При создании перестраиваемого лазера на красителях важно выбрать правильную схему накачки лазерно-активной среды три самые распространены схемы накачки лазеров представлены ниже:
- продольная
-квазипродольная
-поперечная.
Нас интересует последняя, так как позволяет прокачивать значительные объемы внутри лазеров, так как это необходимо для достижения высоких уровней энергии и мощности излучения итогового продукта. Данная тема плохо освещена в источниках и постоянно развивается, для чего мы исследовали данный материал и схемы.
Цель создание волноводного лазера на хромен 3 в матрице ПММА.
Для достижения цели решались следующие задачи
1. Анализ литературы по тематике работы.
2. Создание тонкопленочной ЛАС на основе ПММА в матрице допированный хроменом 3.
3. Исследование спектрально-люминесцентные и генерационные характеристики.
4. Обсуждение полученных результатов.
В процессе данного исследования были оценены спектрально-люминесцентные и генерационные свойства созданных тонкопленочных лазеров, основанных на активных планарных волноводах из полиметилметакрилата (ПММА).
Приобретены навыки работы с YAG-Nd3+ лазером. Освоен аппаратнопрограммный спектрометрический комплекс AvaSpec-2048. Были получены спектры люминесценции и генерации. Приобретены навыки работы с программным обеспечением Microsoft Excel для анализирования и обработки спектральных данных.
Эксперименты показали, что при допировании метилметакрилата (ММА) хроменом 3 порог генерации наблюдается при мощности накачки 60 мкДж, в то время как до этой мощности наблюдается только люминесценция. С другой стороны, при допировании ПММА хроменом 3 порог генерации наблюдается при мощности накачки 30 мкДж, и до этой мощности генерация отсутствует, проявляясь лишь люминесценция.
