Методические указания к лабораторным работам по курсу "Основы физики лазеров". Летута С.Н. - 40 стр.

шителей триплетных состояний относится кислород. В растворах насыщенных
кислородом время τ T составляет ~ 10 −7 − 10 −6 с, а в деоксидированных раство-
рах эта величина возрастает до 10 −3 с и более.
       Из приведенного рассмотрения некоторых свойств растворов красителей
следует ожидать, что лазеры, использующие эти материалы, должны генериро-
вать на длине волны флуоресценции. Кроме того, для этой длины волны рас-
твор достаточно прозрачен, поскольку частота излучения меньше частоты по-
глощения (см. Приложение).
       Одна из сложнейших проблем, которую нужно было преодолеть при соз-
дании лазеров на красителях - это устранение последствий интеркомбинацион-
ной конверсии. Если время жизни τ T триплетного состояния велико по сравне-
нию с 1 K ST , то молекулы будут накапливаться на триплетном уровне T1 . Это
явление оказывает влияние на генерацию по двум причинам: 1) уменьшает чис-
ло активных молекул в S1 состоянии 2) вызывает поглощение излучения бла-
годаря разрешенному правилами отбора триплет-триплетному T − T - погло-
щению (см. рисунок 3.1). К сожалению, практически для всех классов красите-
лей T − T - поглощение происходит на длине волны флуоресценции. Вследст-
вии этого, непрерывную генерацию лазера можно получить лишь при условии,
что τ T меньше некоторого значения, определяемого свойствами активной сре-
ды, а если τ T больше этого значения, то генерация возможна только в им-
пульсном режиме. В последнем случае время нарастания импульса накачки
должно быть меньше определенного значения, определяемого так же свойства-
ми активной среды.
       Другим мешающим фактором являются тепловые неоднородности, воз-
никающие в активной среде под действием накачки. Они приводят к градиен-
там показателя преломления, препятствующим возникновению генерации. Теп-
ловые эффекты обычно уменьшают с помощью соответствующих эксперимен-
тальных устройств.
       В качестве источников накачки лазеров на красителях применяются либо:
1) импульсные лампы (с временем нарастания импульса ∼ 1мкс), либо 2) другие
лазеры. Для лазерной накачки чаще всего применяют азотный лазер, так как его
излучение в ближней ультрафиолетовой области спектра ( λ = 337 нм) хорошо
поглощается рядом красителей, излучающих в видимой области спектра. Такая
система накачки очень удобна: она обеспечивает получение высокого коэффи-
циента усиления и коэффициент полезного действия (из ультрафиолетовой об-
ласти спектра в, видимую) порядка 0.3. Однако КПД самого азотного лазера
мал ( << 1 ). Для большого числа красителей можно получить режим непрерыв-
ной генерации при накачке аргоновым лазером, работающим в непрерывном
режиме.
           3.3 Скоростные уравнения для лазеров на красителях
     Рассмотрим теперь скоростные уравнения для лазера на красителях и по-
кажем, что он представляет собой пример четырехуровневого лазера.
46