Лазер на барвниках

Лазер на барвнику

Лазери на барвниках — лазери, що використовують як активне середовище органічні барвники, зазвичай у формі рідкого розчину. Вони зробили революцію в лазерній спектроскопії і започаткували новий тип лазерів із тривалістю імпульсу менше пікосекунди (лазери надкоротких імпульсів).

Для нагніту нині зазвичай застосовують інший лазер, наприклад Nd:YAG із діодним нагнітом, або аргоновий лазер. Зрідка можна зустріти лазер на барвниках із нагнітом лампою-спалахом. Основна особливість лазерів на барвниках — дуже велика ширина контуру посилення. Нижче наведено таблицю параметрів деяких лазерів на барвниках.

Барвник Центр лінії люмінесценції, нм Робоча область лазера, нм Область нагніту, нм Прийнятна концентрація, ммоль/л
Карбостирил[en] 165 445 419-485 350-365 2,5
Кумарин 2 450 435-485 340-365 3
Кумарин 1 470 450-495 350-365 3
Кумарин 102 495 470-515 400-420 1
Кумарин 30 515 495-545 400-420 1
Кумарин 7 535 505-565 400-420 5
Кумарин 6 538 521-551 458-514 12,5
Флуоресцеїн 552 538-573 458-514 2,7
Родамін 110 (R110) 570 540-600 458-514 12,5
Родамін 6Ж (R6G) 590 570-650 458-514 2
Родамін Б (RB) 630 601-675 458-514 2
R101/R6G 645 620-690 458-514 1,5 R101 1,5 R6G
Крезил-віолет/R6G 695 675-708 458-514 2,4
Нільський блакитний[en] 750 710-790 647-? 1
Оксазин[en] 1(4) 750 695-801 647-672 0,6
DEOTC-P(4) 795 765-875 647-672 0.6
HITC-P(4) 875 840-940 647-672 0.74

Існує два способи використовувати таку велику робочу ділянку лазера:

  1. Перебудова довжини хвилі, де відбувається генерування — для лазерної спектроскопії,
  2. Генерування зразу в широкому діапазоні — для генерування надкоротких імпульсів.

Відповідно до цих двох можливостей розрізняють і конструкції лазерів. Якщо для перебудови довжини хвилі використовується звичайна схема, тільки додаються блоки для термостабілізації та виділення випромінювання зі строго певною довжиною хвилі (зазвичай призма, дифракційна ґратка або складніші схеми), то для генерування надкоротких імпульсів потрібна вже значно складніша установка. Змінюється конструкція кювети з активним середовищем. Оскільки тривалість імпульсу лазера зрештою становить 100÷30 × 10−15 (світло у вакуумі за цей час встигає пройти лише 30÷10 мкм), інверсія населеності має бути максимальною, чого можна добитися лише дуже швидким прокачуванням розчину барвника. Щоб це здійснити, застосовують спеціальну конструкцію кювети з вільним струменем барвника (барвник прокачується зі спеціального сопла зі швидкістю близько 10 м/с). Найкоротші імпульси виходять при використанні кільцевого резонатора.

Застосування

З відкриттям вібронних кристалів і у зв'язку із загальним розвитком лазерної техніки, лазери на барвниках зустрічаються дедалі рідше. Їх замінюють, наприклад, титан-сапфірові лазери.

Див. також

Література

Посилання