ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР НА КРАСИТЕЛЕ В ПОЛИМЕРЕ

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР НА КРАСИТЕЛЕ В ПОЛИМЕРЕ


RU (11) 2031502 (13) C1

(51) 6 H01S3/17 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

(21) Заявка: 5064922/25 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.29 
(45) Опубликовано: 1995.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Periasamy M.Evanscent wave - coupled dye laser emision in optical fibers. Applied Optics, 1982, v.21, N 15, p.2693- 2695. 2. Shinzo M et all. Dye laser by sheet of plastic fibers with wide Tuning Range. The transations of the IEICE. 1987, vol.E70, N 4, p.317, 318. 3. Заявка Японии N 2-42779, кл. H 01S 3/16, 1990. 
(71) Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский институт "Зенит" 
(72) Автор(ы): Денисов Л.К.; Кытина И.Г.; Константинов Б.А.; Левашев А.П.; Любишин А.П.; Монич И.М.; Никифоров В.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский институт "Зенит" 

(54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР НА КРАСИТЕЛЕ В ПОЛИМЕРЕ 

Использование: в квантовой электронике, в волоконно-оптических лазерах на красителях. Сущность изобретения: лазер содержит источник оптической накачки и лазерный активный элемент, выполненный в виде оптического волокна из полимерного материала, включающего ядро с введенным в него красителем и оболочку, показатель преломления которой меньше показателя преломления ядра. Особенность лазера состоит в том, что в качестве материала оболочки использован фторированный полиметилметакрилат на основе тетрафторакрилата, а в качестве материала ядра - полиметилметакрилат или сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой. Приведены количественные соотношения красителей - родамина 6Ж, родамина С и кумарина 30, введенных в ядро. Накачка осуществляется некогерентным источником. Изобретение позволяет повысить энергетические характеристики лазера и расширить спектральный диапазон генерации при одновременном упрощении конструкции лазера и снижении его массогабаритных характеристик. 3 з.п. ф-лы, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике.

Известен волоконно-оптический лазер [1], в котором в качестве активного элемента используется кварцевый капилляр с расположенным внутри него кварцевым волокном, между которыми введен спиртовой раствор родамина, причем оптическая накачка осуществляется азотным лазером.

Недостатком указанной конструкции является низкий ресурс работы лазера.

Известен также лазер [2, 3], в котором активный элемент выполнен в виде пластмассового оптического волокна, содержащего оболочку и ядро из полистирола, в которое введен краситель, причем материалы оболочки и ядра подобраны таким образом, чтобы показатель преломления оболочки был меньше показателя преломления ядра. За счет указанной разницы в показателях преломления реализуется эффект полного внутреннего отражения в ядре и излучение генерации распространяется вдоль волокна. Накачка осуществляется азотным лазером. Оба торца волокна полированы, и на один из них нанесен слой стекла с алюминиевым покрытием, которое служит выходным зеркалом. Указанная конструкция активного элемента позволяет создать лазерные системы без линз ввода-вывода излучения и монохроматора.

Недостатком конструкции, выбранной в качестве прототипа [3], являются недостаточно высокие энергетические характеристики. Причина недостатка состоит в следующем. В качестве материала ядра оптического волокна, служащего активным элементом, использован полистирол, в котором практически не растворяются красители, являющиеся наиболее эффективными лазерными средами, - родамины и оксазины, а другие имеют ограниченную растворимость, недостаточную для создания концентрации красителя, обеспечивающей максимальный лазерный эффект, что существенно ограничивает диапазон лазерного излучения. Кроме того, полистирол имеет низкую прозрачность в УФ-диапазона спектра, что приводит к потерям излучения накачки, быстрому старению ядра и, как следствие, снижению ресурса лазера. Использование красителей, растворимых в полистироле, допускает применение только когерентной оптической накачки (в данном случае накачки азотным лазером), что накладывает ограничения на длину активного элемента (в данном случае 2 см) и, следовательно, на повышение энергии генерации за счет увеличения длины активного элемента.

Техническая задача - повышение энергетических характеристик лазера, расширение диапазона генерации при одновременном упрощении конструкции и снижении массогабаритных характеристик.

Техническая задача достигается тем, что в качестве материала ядра оптического волокна, служащего активным элементом лазера, использован полиметилметакрилат или его сополимер с метакриловой кислотой в соотношении 90: 10, в который введен краситель, а в качестве материала оболочки - фторированный полиметилметакрилат на основе тетрафторпропилфторакрилата. Диаметр ядра 1 мм, а толщина оболочки не более 0,2 мм. Показатель преломления материала оболочки 1,45, а ядра 1,49.

Применение указанного материала ядра позволит вводить в него с равномерным по объему ядра заполнением следующие красители - кумарин 30, родамин 6Ж и родамин С.

Предлагаемое оптическое волокно обеспечивает генерацию в желто-красном диапазоне спектра - 480-620 нм при накачке некогерентным оптическим источником, что дает возможность использовать более протяженное по сравнению с прототипом волокно и, следовательно, обеспечивает при прочих равных условиях повышение энергии генерации.

Масса лазера уменьшается более чем в 5 раз, а габариты в 6 раз.

Результаты измерений энергии лазерного излучения предлагаемого лазера в зависимости от концентрации красителей приведены в таблице.

Использование в ядре предлагаемого оптического волокна красителя типа кумарина 30 в концентрации, меньшей 0,05 мас.%, недопустимо, так как в этом случае энергия генерации уменьшается более чем на 10%. При увеличении содержания красителя свыше 0,1 мас.% энергия генерации также уменьшается. Оптимальный диапазон концентраций красителей типа родамина 6Ж и родамина С составляет 0,01-0,02 и 0,045-0,06 мас.% соответственно.

Изобретение поясняется следующими примерами.

П р и м е р 1. Волоконно-оптический лазер содержит излучатель, образованный лампой накачки типа ИНП-4-5/75 и оптическим волокном длиной 150 мм, содержащим ядро диаметром 1 мм из окрашенного кумарином 30 полиметилметакрилата с величиной показателя преломления nD = 1,49 и оболочку из фторированного полиметилметакрилата на основе тетрафторакрилата с nD = 1,45. Энергия разряда в импульсе лампы накачки 28 Дж. Длина волны генерации 480-500 нм измеряется с помощью монохроматора МДР-23 и ФЭУ-79. При последовательном изменении концентрации красителя от 0,05 до 0,1 мас.% получают энергию генерации 7,3-8 мДж.

П р и м е р 2. Волоконно-оптический лазер по примеру 1, но ядро изготовлено из сополимера метилметакрилата с метакриловой кислотой (90:10), окрашенного родамином 6Ж. Длина волны генерации 570-600 нм. При последовательном измерении концентрации красителя от 0,005 до 0,02 мас.% получают энергию генерации 3,6-4 мДж.

П р и м е р 3. Волоконно-оптический лазер по примеру 2, но ядро изготовлено из сополимера, окрашенного родамином С. Длина волны генерации 610-620 нм. При последовательном изменении концентрации красителя от 0,045 до 0,06 мас.% получают энергию генерации 2,25-2,5 мДж. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР НА КРАСИТЕЛЕ В ПОЛИМЕРЕ, содержащий источник оптической накачки и лазерный активный элемент в виде оптического волокна из полимерного материала, включающего в себя ядро с введенным в него красителем и оболочку, показатель преломления которой меньше показателя преломления ядра, отличающийся тем, что в качестве материала оболочки использован фторированный полиметилметакрилат на основе тетрафторакрилата, в качестве материала ядра - полиметилметакрилат или сополимер метилметакрилата с метакриловой кислотой в соотношении 90 : 10, а в качестве источника оптической накачки - некогерентный источник света.

2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве красителя использован кумарин-30 в количестве 0,05 - 0,1 мас.%.

3. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве красителя использован родамин 6Ж в количестве 0,005 - 0,02 мас.%.

4. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве красителя использован родамин С в количестве 0,045 - 0,06 мас.%.


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