Анизотропия распределения возбужденных центров и генерационные свойства активированных растворов и пористых стекол Ярцев, Алексей Игоревич

Введение к работе

уальность

В настоншее время перестраиваемые лазеры на красите-

находяї широкое применение в различных областях

инеской химии. связанных с исследованием возбуждеп-

j состояния молекул. Лазерное излучение может исполь-

аться как для перевода молекул реагентов в возбужден-

состояние, необходимое для протекания реакции в задан-

і направлении, так и для воздействия на ход реакции в

юткие промежутки времени, соизмеримые с временем

озования продуктов реакции из возбужденных молекул-

ивагоров Кроме того, исследование активной среды

ера на красителе представляет большой интерес дляхнми-

так как позволяет изучать вопросы, связанные с дашми-

і молекул за время жизни возбужденного состояния,

тавом сольватпой оболочки, ролью межмолекулярных

имодействий.

Создание лазеров на красителях требует разработки (ых физико-химических методов исследования структу-активлой среды и ее характеристик, основанных на лапой внутрирезонаторной спектроскопии. Традиционно в качестве активных сред в лазерах на їсителях используются растворы органических красней. Однако, несмотря па ряд общеизвестных достоинств — >стоту приготовления, высокий квантовый выход гене-щи, такие системы обладают рядом существенных недо-тков, связанных, прежде всего, с размытием простран-.енно-угловых характеристик генерируемого излучения за большой величины градиента температурного нока-еля коэффициента преломления (Дії/AT). Последнее ;тоятельство предопределило поиск новых активных сред -і лазеров на красителях, свободных от этого недостатка. ежде всего, широкое применение нашли различные твердо-іьньїе матрицы на основе органических полимеров и неор-гаческих веществ, способных адсорбировать молекулы асителей. Одним из наиболее перспективных объектов, гользуемых в современных лазерах и преобразователях зерного излучения на основе красителей, является актированное пористое стекло (ПС). Лазер на твердотельной жляиной пористой матрице, активированной молекула-[ красителей, обладает лучшими пространственно-угловы-

ми характеристиками, чем лазер на растворе, в частности, существенно меньшей расходимостью излучения. Однако, до сих пор генерацию света удалось получить только при возбуждении образца активированного ПС лазерным излучением наносекундной длительности.

Сказанное определяет актуальность экспериментального изучения физико-химических процессов, происходящих в активной среде лазера на красителе при возбуждении стимулированным излучением наносекундной длительности методами лазерной спектроскопии. Практическое применение микрокомпозиционных материалов в лазерной технике обуславливает актуальность поиска возможностей создания новых лазерных систем на основе активированных ПС.

Целью работы являются исследование анизотропии распределения возбужденных центров активной среды лазера на красителе на основе разработки адекватных методик эксперимента и физических моделей, а также получение генерации света на активированном ПС при микросекундной накачке.

Основные задачи исследования:

1. Разработка метода внутрирезонагорной селекции компонент поляризации для исследования физико-химических свойств активных сред лазеров на красителях в растворах и пористых стеклах при линейно поляризованном лазерном возбуждении наносекундной длительности.

2. Экспериментальное изучение и выявление зависимостей излучения активных сред при внутрирезонаторной селекции компонент поляризации и различных мощностях накачки.

3. Разработка физических моделей, объясняющих наблюдаемые закономерности, количественная оценка физико-химических параметров исследуемых систем.

4. Получение генерации света на активированном молекулами красителе ПС при микросекундной накачке и изучение ее спектральных и пространственно-угловых свойств.

Научная новизна и практическая ценность работы

1. Разработан и апробирован новый перспективный метод исследования поляризационных характеристик излучения генерации систем „растворитель - краситель" и активирован-

е ПС, основанный на внутрирезонаторной селекции компо-!іт поляризации.

2. С помощью данного метода выявлены зависимости ве-чины анизотропии распределения возбужденных центров /ченных систем (Ар) в пороговом и надпороговом режи-х возбуждения от вязкости среды и мощности накачки, числен ряд физико-химических параметров, определяемых иродой молекул активатора и растворителя. Произведена герпретация установленных экспериментальных законо-рностей на предложенных в работе физических моделях, ісьівающих поведение молекул красителя в растворах дсорбировашюм состоянии.

3. Впервые получена и исследована генерация света на гивировашюм красителем пористом стекле при микро-:ундной лазерной накачке, моделирующей ламповую.

Достоверность экспериментальных результатов данной юты обеспечивается тщательностью разработки методик :псримента, хорошей воспроизводимостью результатов из-эепий, оценкой погрешности эксперимента, соответствием ературным данным. Предложенные физические модели тветствуют существующим представлениям о природе :войствах межмолекулярных взаимодействий в конден-оваиных системах.

аищаемые положения

1. Результаты экспериментальных исследований поляри-
ионнмх характеристик изученных систем, полученные
юмощью разработанной методики измерений величины
зотропии распределения возбужденных центров (Ар)

растворов красителей и активированных ПС.

4. Обнаружение особенностей зависимостей величины зотропии распределения возбужденных центров (Ар) вязкости растворителя, природы активатора и мощности оуждепия.

5. Обнаруженные зависимости величины А_р от времени ни молекул активатора в возбужденном состоянии, уров-ютерь системы и эффекта оптической ориентации молекул :ителя полем световой волны накачки при мощностях Зуждения, превышающих пороговую.

6. Результаты исследований концентрационных зависи-гей величины порога генерации для активированного ;ителем ПС при накачке лазерным излучением микро-'ндііой длительности.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на VI Всесоюзной конференции „Органические люминофоры и их применение в народном хозяйстве" (Харьков, 1990 г.). Материалы работы докладывались на конференциилрзфессорско-преподава-тельского состава ЛИТМО (1989 г.), на семинарах кафедры физики СП6ИТМ0 в 1988-1994 гг.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, кроме того, одна работа находится в печати. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из 5 глав, заключения и приложения; содержит ПО страниц машинописного текста, включая 21 рисунок и 4 таблицы. Список литературы содержит 82 наименования.