Читать реферат по истории техники: "ЛАЗЕР НА КРАСИТЕЛЯХ" Страница 2

(Назад) (Cкачать работу)

Рис. 1.2. Диаграмма уровней для лазера на красителях.

Синглет-триплетные переходы S 1 &I) T 1 (интекомбинационные перходы 2) приводят к сильному поглощению лазерного излучения и срыву генерации за счет перехода T 1 &I) T 2 , ограничивающих выходную мощность (перходы 1). Широкий спектр флуоресценции красителя можно объяснить с помощью приведенной на рис. 1.2 схемы энергетических уровней типичной молекулы красителя. Молекула красителя имеет две группы состояний: синглетные (S 0 , S 1 и S 2 ) и триплетные (T 1 и Т 2 ). (Синглетные состояния возникают, когда полный спин возбужденных электронов в молекуле равен нулю, а триплетные — когда спин равен единице.) Как мы уже отмечали при рассмотрении правил отбора и радиационных времен жизни, синглет-триплетные и триплетсинглетные переходы маловероятны по сравнению с синглет-синглетными и триплет-триплетными переходами. Накачка лазера на красителях происходит при поглощении фотонов, которые переводят молекулы из основного состояния S 0 в первое возбужденное состояние S 1 . Затем происходит быстрый безызлучательный переход в наинизшие из уровней состояния S 0 . Стимулированное излучение возникает при переходе между уровнем, расположенным вблизи дна состояния S 1 , и некоторым промежуточным уровнем состояния. Так как состояния S 0 и S 1 содержат множество отдельных колебательно-вращательных подуровней, показанных на рисунке отдельными линиями, то возникающая линия излучения весьма широка. Триплетные состояния T 1 и T 2 не участвуют непосредственно в генерации излучения, тем не менее, наличие их весьма существенно. Имеется некоторая малая вероятность того, что будет иметь место запрещенный переход S 1 &I) T 1 (называемый интеркомбинационным переходом). Так как переход Т 1 &I) S 0 (фосфоресценция) также является запрещенным, молекулы имеют тенденцию накапливаться в состоянии T 1 . Но переход T 1 &I) T 2 является разрешенным, и, к сожалению, диапазон частот для этого перехода почти в точности равен диапазону рабочих частот лазера. Как только в результате переходов значительное число молекул накапливается в состоянии T 1 поглощение на переходе T 1 &I) T2 быстро уменьшает коэффициент усиления и может сорвать генерацию. По этой причине некоторые лазеры на красителях работают в импульсном режиме при длительности импульса меньшей, чем та, которая требуется для достижения заметных значений населенности состояния T 1 . Для некоторых красителей может также иметь место поглощение, связанное с переходами в более высокие синглетные состояния ( S 1 &I) S 2 ), поэтому следует выбирать такие красители, у которых частоты этих переходов не лежат в интересующей исследователя спектральной области

Рис. 1.3. Выходная мощность некоторых распространенных лазерных красителей:

1 —карбостирил 165 (1,5 Вт, УФ); 2—кумарин 120 (1,5 Вт, УФ); 3— кумарин 2 (1,8 Вт. УФ); 4 — 7-диэтиламино-4-метилкумарин (1,35 Вт, УФ); 5 —

Похожие работы