СПОСОБ ОЧИСТКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ ЖИДКОСТНОГО ЛАЗЕРА

СПОСОБ ОЧИСТКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ ЖИДКОСТНОГО ЛАЗЕРА


RU (11) 2029424 (13) C1

(51) 6 H01S3/213 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5026458/25 
(22) Дата подачи заявки: 1991.12.18 
(45) Опубликовано: 1995.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Белостойцкий Б.Р. Основы лазерной техники, М.: Советское радио, 1972, с.355-356. 2. Мостовников Б.А. и др. Восстановление генерационных свойств растворов красителей после их фотохимической реакции. Препринт N 94, Институт физики АН БССР, 1975, с.10. 
(71) Заявитель(и): Сибирский физико-технический институт при Томском государственном университете; Свердловский филиал Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники 
(72) Автор(ы): Вовк С.М.; Галкин В.М.; Дегтяренко К.М.; Копылова Т.Н.; Соколова И.В.; Тельминов Е.Н.; Перехожева Т.Н.; Полуяхтов А.И.; Шарыгин Л.М. 
(73) Патентообладатель(и): Сибирский физико-технический институт при Томском государственном университете; Свердловский филиал Научно-исследовательского и конструкторского института энерготехники 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ ЖИДКОСТНОГО ЛАЗЕРА 

Использование: в квантовой электронике, в частности в перестраиваемых лазерах на красителях. Сущность изобретения: активная среда жидкостного лазера на основе кумариновых красителей после облучения прокачивается через слой гранулированного сорбента, предварительно насыщенного исходной активной средой до установления равновесия. В качестве сорбента используют или оксид циркония, содержащий оксид титана, или твердые растворы оксида циркония с одним из оксидов металлов, выбранных из группы: иттрий, редкоземельные элементы, кальций, магний. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к перестариваемым лазерам на красителях.

В настоящее время жидкостные перестраиваемые лазеры на основе растворов органических соединений уже находят применение в различных областях науки и техники. Однако их применение было бы еще более широким, если бы их ресурс работы (при сохранении высокой эффективности преобразования) был более высоким. Наиболее активные фотостабильные среды сине-зеленого диапазона спектра, например, обеспечивают ресурс работы при падении КПД преобразования в 2 раза 300 Дж/см3 (энергия, вкачанная в 1 см3 раствора). Многокомпонентные смеси на основе этанольных растворов кумарина 102 позволяют повысить ресурс до 1 кДж/см3. Однако с появлением высокоэнергетических (энергия в импульсе > 1 Дж) частотных (частота повторения до 1 кГц) лазеров накачки, в частности на хлориде ксенона, такого ресурса активной среды явно недостаточно для создания мощных лазерных систем. Необходимо повысить его не менее чем на порядок (до 10-50 кДж/см3).

Известно использование как механических фильтров в системе прокачки жидкостных лазеров, предназначенных для очистки раствора красителей от макрочастиц, появляющихся в процессе работы вследствие износа металлических деталей насоса и т.д., так и специальных фильтров, способных очищать активную среду от образовавшихся фотопродуктов [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является использование для очистки среды жидкостного лазера оксида алюминия [2]. Недостатком указанного сорбента является его малая эффективность очистки активной среды от продуктов фотолиза, накопление которых снижает ресурс работы жидкостного лазера. Кроме того, в процессе работы лазера вследствие фотораспада происходит падение концентрации активного вещества, это сопровождается уменьшением коэффициента усиления, а следовательно, КПД генерации. Использование оксида алюминия не позволяет стабилизировать концентрацию активного вещества в процессе работы лазера.

Целью изобретения является увеличение ресурса работы активной среды вследствие ее регенерации и очистки.

Цель достигается тем, что активная среда после облучения пропускается через сорбент, предварительно насыщенный раствором исходной активной среды до установления равновесия, а в качестве сорбента используется или оксид циркония, содержащий оксид титана, или твердые растворы оксида циркония с одним из оксидов металлов, выбранных из группы: алюминий, иттрий, редкоземельные элементы, кальций, магний.

Вследствие этого образовавшиеся при обучении активной среды фотопродукты поглощаются сорбентом и концентрация активных молекул восстанавливается, так как сорбент был предварительно насыщен до установления равновесия и он его поддерживает. Это приводит к увеличению ресурса работы лазера.

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

П р и м е р ы 1-3. Спиртовый раствор красителя кумарин 102 с концентрацией С = (1,6-8)х10-3 моль/л был облучен эксимерным лазером на хлориде ксенона со средней мощностью накачки Wн = 10 МВт/см2.

Измерялись КПД генерации и оптическая плотность раствора на длине волны генерации ( = 477 нм).

Через колонку с сорбентом, предварительно промытым спиртом, пропускался исходный раствор кумарина 102 до выравнивания концентраций кумарина на входе и выходе из колонки (стадия насыщения сорбента). Диаметр колонки 10 мм, объем загрузки сорбента 2 см3. Затем через колонку с насыщенным красителем со скоростью 60 мл/мин 10 раз пропускался облученный раствор красителя. Характеристики исходного, облученного и регенерированного растворов приведены в табл.1.

Из данных табл.1 следует, что при облучении рабочего раствора вследствие появления фотопродуктов фотолиза происходит увеличение поглощения на длине волны генерации ( = 477 нм) и снижение вследствие этого КПД генерации в среднем в два раза. Последующее пропускание облученного раствора через колонку с сорбентом приводит к снижению концентрации продуктов фотолиза (уменьшение Д477) и повышению КПД генерации практически до исходного значения.

Проведено испытание сорбентов в системе прокачки.

П р и м е р ы 8-12. В систему прокачки жидкостного лазера объемом V = 20 см3 (этанольный раствор кумарина 102, С = 10-3 моль/л) включалась колонка с сорбентом Z2O2, содержащим различные количества красителя. Для сравнения проводили аналогичный эксперимент без колонки с сорбентом. Полученные данные приведены в табл.2.

Параметры облучения и условия прокачки описаны в предыдущем примере.

Показано, что в активной среде без сорбента (пример 4) за два часа эксперимента произошло падение КПД генерации с 12 до 8,1%. Ресурс лазера (время уменьшения КПД в два раза) составил 3 ч. Кроме того, зафиксировано увеличение поглощения на = 477 нм до 0,036 и уменьшение оптической плотности в максимуме полосы поглощения кумарина 102 ( = 390 нм) с 1,24 до 1,0,

Если в колонку загружен сорбент, не насыщенный красителем, ресурс работы лазера уменьшается за счет поглощения сорбентом самого красителя, хотя и имеет место сорбция фотопродуктов (пример 5). При использовании сорбента, насыщенного красителем, ресурс работы лазера возрастает линейно с ростом концентрации красителя (примеры 6-8). Верхний предел по концентрации красителя определяется емкость сорбента и зависимостью начального КПД генерации от концентрации. При концентрации 1,5 мг/г начальной КПД генерации уменьшился по сравнению с оптимальным на 20%, хотя в то же время ресурс лазера возрос (пример 8).

При содержании красителя в сорбенте 0,1-1 мг/г происходит более медленное падение концентрации активного компонента, уменьшение концентрации фотопродуктов и возрастание ресурса активной среды. Так, при концентрации красителя 1 мг/г (пример 7) за 6 ч. 30 мин. эксперимента КПД генерации упал с 12 до 10,6% , оптическая плотность при = 390 нм уменьшилась до 1,12, Д477 увеличилась до 0,023.

Ресурс среды возрос в 10 раз и составил 31 ч.

Таким образом, предлагаемый способ очистки существенно позволяет увеличить ресурс активной среды и может быть использован во всех промышленных жидкостных лазерах. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ОЧИСТКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ ЖИДКОСТНОГО ЛАЗЕРА на основе кумариновых красителей путем прокачки через слой гранулированного сорбента, отличающийся тем, что сорбент предварительно насыщают исходной активной средой до установления равновесия, при этом в качестве сорбента используют или оксид циркония, содержащий оксид титана, или твердые растворы оксида циркония с одним из оксидов металлов, выбранных из группы: алюминий, иттрий, редкоземельные элементы, кальций, магний.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru