Создание лазерных активных элементов на основе золь-гель стекла, активированного органическими красителями

• Автор: Ковтун, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ГЛАВА 1. Оптические материалы на основе золь-гель стекол и органических красителей. Создание и исследование некоторых физико-химических свойств (обзор)
1.1. Золь-гель матрицы как оптический материал и процесс, приводящий к их получению
1.2. Окружение молекул красителей в пористой стеклянной матрице и взаимодействие молекул красителей с окружением
1.2.1. Общий случай взаимодействия молекул со стенками пор твердой матрицы и его особенности
1.2.2. Окружение красителей в золь-гель стекле
1.3. Спектрально-люминесцентные свойства материалов на основе пористых стеклянных матриц, активированных красителями
ГЛАВА 2. Приготовление образцов лазерных элементов, активированных органическими красителями, их характеристика и обработка результатов измерений
2.1. Приготовление образцов
2.2. Пористость и проницаемость матриц (новый вид пористого стекла)
2.3. Измерение концентраций красителей в образцах
2.4. Обработка результатов наблюдений и оценка их погрешности ... 50 ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. Люминесцентные свойства лазерных красителей в новом золь-гель
стекле
3.1. Методика измерений
3.1.1. Измерение спектров поглощения и люминесценции
3.1.2. Измерение времен жизни люминесценции
3.2. Результаты и обсуждение
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. Генерационные характеристики новых активных элементов для лазеров на красителях
4.1. Методики экспериментов
4.1.1. Лазерный источник накачки
4.1.2. Схема лазера на красителях с селективным резонатором
4.1.3. Схема лазера на красителях с неселективным резонатором
4.1.4. Схема лазера на красителе с динамической распределенной обратной связью (ДРОС)
4.2. Результаты экспериментов
4.2.1. Лазер с селективным резонатором
4.2.2. Лазер с неселективным резонатором
4.2.3. Лазер с динамической распределенной обратной связью (ДРОС)
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Перестраиваемые лазеры на красителях отличаются доступностью и высокой эффективностью, их излучение перекрывает широкий спектральный диапазон (от УФ до ИК области). В последнее десятилетие интенсивно развивались исследования, связанные с введением органических красителей в различные матрицы с целью получения твердотельных лазеров на красителях, способных заменить жидкостные лазеры. В качестве матриц использовались полимеры, силикагели, стеклополимеры (оттовИз), композитные стекла, и золь-гель стекла на основе ТІО2, АІ2О3, Zr02 и смешанных оксидов.
Твердотельные лазеры на красителях имеют преимущества перед жидкостными лазерами в том, что они не используют раствор, который необходимо прокачивать через резонатор, чтобы поддерживать постоянным усиление и качество пучка. Из других преимуществ имеет место компактность активного элемента, простота конструкции и эксплуатации лазера (в частности, легче осуществить переход от одного красителя к другому).
Одной из основных задач развития твердотельных лазеров на красителях является повышение ресурса их работы, который определяется фотостойкостью лазерных красителей. Фотостойкость красителей зависит не только от красителя, но также и от свойств матрицы. Наибольшая фотостойкость лазерных красителей наблюдается в золь-гель (стеклянных) матрицах [1-2].
Кроме того, золь-гель матрицы имеют большее пропускание по сравнению с полимерными матрицами (традиционный материал для твердотельных активных элементов на красителях) в УФ и ближней ИК области спектра и золь-гель стекло оказалось универсальной матрицей для многих лазерных красителей от УФ до ближней ИК области спектра [30]. Поэтому перспективно использование золь-гель стекла в активных элементах лазеров на красителях.
Создание золь-гель методом блочных стеклянных матриц оптического качества, активированных красителями, затруднено из-за склонности к растрескигде Т - коэффициент Стьюдента. Значения Т при заданных М находились по графикам, которые приводятся в [59]. В некоторых случаях, когда число реализаций измеряемой величины М> 20, доверительная граница г-определялась с той же вероятностью через оценивание дисперсии одиночного измерения по формуле:
Доверительная граница погрешности результата косвенного измерения
при Р = 0.9 в случае независимости погрешностей измерений величин д,- рассчитывалась по формуле [107]
где До,- - доверительная граница погрешности результата измерения д;, гп - число независимых переменных.
В случае совместных измерений полученные наборы пар экспериментальных точек ДГ|,у,- (/ = аппроксимировались линейной зависимостью:

£-Шу = а + Ьх.
Для получения оценок а и Ь использовался метод наименьших квадратов. Тогда