Введение к работе
Актуальность геми диссертации. Разработка физических основ внутрирезоналоркой лазерной спектроскопии (ВРЛС) как высокочувствительного и эффективного метода спектроскопических исследований была начата в работах по абсорбционной ВРЛС с применением широкополосных лазеров /I/. Позднее на основе лазеров, обладающих резонансным откликом на модуляцию добротности их резонаторов на частоте релаксационных колебаний, был реализован метод модуляционной ВРЛС /2/, а затем метод фазовой и интерференционной ВРЛС /3/.
Высокая чувствительность методов ВРЛС основана на эффектах увеличения измеряемой величины, возникЕйіпих при определенных условиях за счет многократного прохождения излучения за время генерации через расположенный внутри резонатора исследуемый объект. В такой ситуации лазер является не просто источником оптического излучения, а фактически сам становится измерительной системой, где формируется излучение, в той или иной форме содержащее в себе информацию об оптических характеристиках исследуемого вещества.
Используя лазеры на красителях, можно проводить внутри-резонаторные измерения, сопровождающиеся увеличением изменений не только амплитуды и фазы, но и состояния поляризации световой волны. Нами было показано /4/, что это происходит в изотропном импульсном лазере на красителях с оптически активным объектом в резонаторе з случае икжекции в последний излучения двух длин волн с ортогональными линейными состояниями поляризации. Полученное в таких условиях усиление оптического вращения (ОВ) соответствует числу проходов излучения через резонатор за импульс генерации и может быть использовано для проведения измерений в поляризационной БРДС. Однако круг физических проблем, с которыми пришлось столкнуться при создании такого варианта поляризационной ВРЛС, оказался выходящим за рамки вопросов, возникавших ранее в других методах ВРЛС. Поэтому осталось до конца не ясным, может ли эффект лазерного внутрирезонаторного усиления ОВ в лазерах на красителях (пропорционально числу проходов) быть использован для проведения высокочувствительных лазерных виутрирезонаторных поляризацион-
2.
них измерений.
Учитывая перспективы, которые дает создание нового высокочувствительного метода, дальнейшие работы, направленные на исследование его возможностей, являются несомненно актуальными.
Задачи исследования. В созданных ранее установках для поляризационной ВРЛС /4/ величина усиления ОВ составляла только 15 раз. Поэтому дальнейшее развитие метода требует практического решения следующих вопросов: каким может быть дальнейшее увеличение числа проходов, .ведущее к усилению ОВ, и будет ли оно сопрововдаться ростом пороговой чувствительности (Щ) измерений; дает ли метод поляризационной ВРЛС с импульсными лазерами на красителях рост JH импульсных поляризационных измерений относительно однопроходных иетодов. Для ответа на эти вопросы необходимо решение следующих конкретных задач:
определить ГО импульсных однопроходных поляризационных измерений (необходимые денные о которой в литературе отсутствуют), чтобы сравнить ее с Ш поляризационной ВРЛС с импульсными лазерами на красителях;
выявить и исследовать физические процессы в импульсном изотропном лазере на красителях, определяющие формирование поляризации генерируемого излучения и внутриреэонаторное лазерное усиление ОВ;
найти условия в лазере на красителях, при которых возможен рост Ш поляризационных измерений за счет увеличения числа проходов, используя для этих целей лазеры на красителях с ламповой накачкой;
разработать и создать лазерну») аппаратуру, необходимую для поляризационной ВРЛС, на основе лазеров на красителях с ламповой накачкой.
Научная новизна. Перечисленные задачи возникли в связи с работой по дальнейшему развитие нового метода поляризационной ВРЛС, поэтому были поставлены и ревены впервые. Приоритет работы защищен авторским свидетельством № ІІ94І44 на способ определения свойств оптически активных объектов и устройство для его осуществления.
Научная и практическая значимость работы.
Научная значимость работы состоит в том, что теоретически и экспериментально изучены физические эффекты в импульсных
3.
лазерах на красителях, возникающие при использовании последних в поляризационной ВРЛС, и определено влияние этих эффектов на возможности метода. Показана возможность повшпения ПЧ импульсных поляризационных измерений в поляризационной ВРЛС.
Практическая значимость работы состоит в том, что, помимо дальнейшего практического развития метода поляризационной ВРЛС, содержащиеся в работе материалы могут быть использованы при создании высокочувствительных импульсных поляриметров, при исследованиях процессов формирования спектральных и поляризационных параметров излучения лазеров на красителях, при разработке и создании лазерных систем, в которых управление генерацией осуществляется инжекцией излучения извне.
Автор зачищает:
результата теоретического и экспериментального исследования ПЧ импульсных однопроходных поляризационных измерений;
экспериментально обнаруженную оптическую анизотропию (ОА) в активной среде (АС) импульсного изотропного лазера на красителях, генерирующего двухволновое излучение с ортогональными линейными состояниями поляризации, и возникающую в процессе взаимодействия излучения с АС лазера;
экспериментально обнаруженный эффект изменения формы полосы усиления растворов красителей в поле интенсивного узкополосного излучения;
эффекты изменения спектрального и поляризационного состава излучения импульсных лазеров на красителях, возникающие вследствие изменения формы полосы усиления красителя;
изотропный импульсный лазер на красителях с ламповой накачкой и созданную на его основе установку для поляризационной ВРЛС;
обнаруженное в работе влияние процессов нелинейного взаимодействия излучения с АС лазера на величину внутрирезона-торного усиления ОВ и ПЧ измерений в поляризационной ВРЛС с импульсными лазерами на красителях;
теоретические модели, описывающие взаимодействие излучения с АС лазера на красителях, и динамику изменения состояния поляризации лазерного излучения..
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Ш Всесоюзной конференции молодых ученых и специа-
4.
листов "Теоретическая и прикладная оптика" (Ленинград, 1988), на XX Всесоюзном съезде го спектроскопии (Киев, 1988), на I рабочем совещании "Нелинейные и когерентные эффекты в методе внутриреэонаторной лазерной спектроскопии" (Кировоград, 1968), на УІ Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1990), на П Всесоюзном совещании по нелинейным и когерентным эффектам в ВРЛС (Ленинград, 1991)..
Публикации. Материал, представленный в диссертационной работе, содержится в 5 научных статьях, одном авторском свидетельстве и в 8 тезисах докладов на указанных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений; содержит 149 страниц машинописного текста, включая приложения, 45 рисунков, 4 таблицы и список литературы из 150 наименований.
