DD143986A1

DD143986A1 - LASER-ACTIVE MEDIUM FOR DYE-LASER

Info

Publication number: DD143986A1
Application number: DD21316379A
Authority: DD
Inventors: Horst Hartmann; Peter Czerney; Hans U Stiehl; Juergen Kraehnert
Original assignee: Horst Hartmann; Peter Czerney; Hans U Stiehl; Juergen Kraehnert
Priority date: 1979-05-28
Filing date: 1979-05-28
Publication date: 1980-09-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein laseraktives Medium für Farbstofflaser des Spektraibereiches von 500 bis 620 nm. Er ist anwendbar als Strahlungsquelle in der Photochemie und Photobiologie und in bestimmten Zweigen der Medizin, sowie als Anregungs- und Hintergrundlichtquelle für die Spektroskopie angeregter Zustände der Materie. Es wird ein in einfacherWeise herzustellendes laseraktives Medium angegeben, das bei einer für Pumpzwecke geeigneten Wellenlänge, beispielsweise im nahen UV bei 337 nm, ausreichend absorbiert, mit guter Quantenausbeute im roten Spektralbereich fluoresziert, geringe Verluste bei der stimulierten Emission zeigt und eine ausreichende photochemische Stabilität aufweist. Erfindungsgemäß wird als laseraktives Medium ein in einem Lösungsmittel gelöster Bor-Azomethinfarbstoff-Komp!ex verwendet, und zwar eine Verbindung der Struktur. — Formel —The invention relates to a laser-active medium for dye lasers of the spectra range from 500 to 620 nm. It is applicable as a radiation source in photochemistry and photobiology and in certain Branches of medicine, as well as excited as excitation and background light source for spectroscopy States of matter. An easily produced laser active medium is disclosed at a suitable wavelength for pumping purposes, for example in the near UV at 337 nm, sufficient absorbed, with good quantum efficiency in the red spectral range fluoresces, low losses in the shows stimulated emission and has sufficient photochemical stability. According to the invention is a laser-active medium dissolved in a solvent boron Azomethinfarbstoff Komp! ex used, namely a connection of the structure. - Formula -

Description

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Laseraktives Medium für FarbstofflaserLaser active medium for dye laser

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein laseraktives. Medium für Farbstofflaser des Spektralbereiches von 500 - 620 nm. Er.ist anwendbar als Strahlungsquelle in der Photochemie, in der Photobiologie und in bestimmten Zweigen der Medizin, sowie als Anregungs— und Hintergrundlichtquelle für die Spektroskopie angeregter Zustände der Materie.The invention relates to a laser-active. It is used as a radiation source in photochemistry, in photobiology and in certain branches of medicine, as well as an excitation and background light source for the spectroscopy of excited states of matter.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Hit Fanosekundenimpuls-Farbstofflasern ist gegenwärtig der Spektralbereich von 330 — 1180 nm bei hoher Pumpleistung lückenlos zugänglich ('Dye Lasers', Springer-Verlag, Berlin—Heidelberg—Uew York 1973)» Als Lasermaterialien dienen dabei Lösungen fluoreszierender organischer Farbstoffe» Der jeweilige Laserbereich wird durch den Fluoreszenzbereich der Farbstoffe bestimmt. Als Pumplichtquelle für ITanosekundenimpuls-Farbstofflaser finden im wesentlichen Impulslaser mit fester Wellenlänge Verwendung. Diese bewirken eine hinreichende Bevölkerung des Laserausgangsniveaus, und zwar entweder direkt oder über höhere Anregungszustände oder, bei Farbstoffmischungen, auf dem Wege einer Energieübertragung» ZwiBchen Pumpvorgang und Laserprozeß können verschiedene Verlustmechanismen v/irksam .werden, die die Güte des jeweiligen Lasermaterials bestimmen. Ein Maß für die Güte eines Farbstofflasermaterials ist der Umwandlungsgrad der Punmpstrahlung in Laserstrahlung bzw. die erforderliche Pumpleistung an der Laserschwelle, jeweils bezogen auf definierte Resonatorbedingungen.Hit Fanosekundenimpuls-dye lasers is currently the spectral range of 330 - 1180 nm at high pumping power completely accessible ('Dye Lasers', Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-Uew York 1973) » As laser materials used in this case solutions of fluorescent organic dyes» The respective laser range is determined by the fluorescence range of the dyes. As a pump light source for ITanosekundenimpuls-dye laser essentially fixed wavelength pulse lasers are used. These cause a sufficient population of the laser output level, either directly or via higher excitation states or, in the case of dye mixtures, by way of an energy transfer. "Between pumping and laser process, various loss mechanisms can be effective which determine the quality of the respective laser material. A measure of the quality of a dye laser material is the degree of conversion of the Punmpstrahlung in laser radiation and the required pump power at the laser threshold, each based on defined resonator conditions.

Ein zweiter wesentlicher Gesichtspunkt der Beurteilung von La— sermaterialien ist der Grad der Kompliziertheit ihrer Präparation.A second important aspect of the assessment of laser materials is the degree of complexity of their preparation.

Weiterhin ist bekannt, fur den Spektralbereich von 500 bis .620 nm bestimmte Lasermaterialien einzusetzen (US—Patent 2.'166· 044y US-Patent. 2. 156. 723ψ US-Patent 3. 521, 187). Die verwendeten Materialien sind entweder aus teuren Ausgangs— materialien über mehrstufige Synthesen in meist nicht sehr reiner Form erhältlich, was naturgemäß aufwendige und kostspielige Reinigungsoperationen der Lasermaterialien nach sich zieht, oder ihre Laserschwelle liegt vergleichsweise hoch,, so daß sie intensive Pumplaser erfordern. _: It is also known to use certain laser materials for the spectral range from 500 to .620 nm (US patent 2.'166 · 044y US Pat. 2. 156. 723 ψ US Patent 3 521 187). The materials used are either available from expensive starting materials via multistep syntheses in mostly not very pure form, which naturally entails complex and costly cleaning operations of the laser materials, or their laser threshold is comparatively high, so that they require intensive pump laser. _:

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, ein laseraktives Medium für Farbstofflaser des Spektralbereiches von 500 — 620 nm in einfacher Weise verfügbar zu machen. .The aim of the invention is to make available a laser-active medium for dye lasers in the spectral range of 500-620 nm in a simple manner. ,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Optimierung eines Farbstofflasers ein Lasermaterial anzugeben, das bei einer für Pumpzwecke geeigneten Wellenlänge, beispielsweise im nahen UV bei 337 nm, ausreichend absorbiert, mit guter Quantenausbeute im Spektralbereich zwischen 500 und 600 nm fluoresziert, geringe Verluste bei der stimulierten Emission zeigt, eine ausreichende photochemische Stabilität aufweist und die geschilderten Nachteile der zum Stand der Technik gehörenden technischen Lösungen vermieden werden.The invention has for its object to provide for optimizing a dye laser, a laser material that at a suitable pumping wavelength, for example, in the near UV at 337 nm, sufficiently absorbed fluoresces with good quantum efficiency in the spectral range between 500 and 600 nm, low losses in the shows stimulated emission, has sufficient photochemical stability and the disadvantages of the prior art technical solutions are avoided.

Diese Aufgabe wird durch ein laseraktives Medium für Farbstofflaser erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Lösungs— mittel ein Bor-Azomethinfarbstoff-Komplex gelöst ist, und zwar eine Verbindung der StrukturThis object is achieved by a laser-active medium for dye laser according to the invention that in a solvent, a boron-Azomethinfarbstoff complex is dissolved, namely a compound of the structure

i\ r . ι r\ -1 C\ ,. C \ Λ * > ' i \ r. ι r \ -1 C \ ,. C \ Λ * >'

-3- 213163-3- 213163

ι 2 3 5ι 2 3 5

worin R eine O-Acyl- oder Phenylgruppe ist, R , R , PS einwherein R is an O-acyl or phenyl group, R, R, PS

Wasserstoffatom und R^ eine substituierte Aminogruppe oder R² und R^ ein ungesättigter Ring und R^ und Ή? Y/asserstoffatome sind. Als Lösungsmittel für die Bor-Azomethinfarbstoff-Komplexe werden Benzol, Toluol, Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Aceton, Essigester, Acetonitril, Dimethylsulfoxid oder Dimethylformamid verwendet.Hydrogen atom and R ^ a substituted amino group or R ² and R ^ an unsaturated ring and R ^ and Ή? Y / oxygen atoms are. Benzene, toluene, methylene chloride, carbon tetrachloride, acetone, ethyl acetate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide or dimethylformamide are used as solvents for the boron-azomethine dye complexes.

Ausführungsbeispieleembodiments

Das Wesen der Erfindung soll an fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert v/erden»The essence of the invention will be explained in more detail in five exemplary embodiments.

example 1

Die Verbindung der StrukturThe connection of the structure

gelöst in Toluol, wird transversal mit einem Stickstoff—Impuls— laser (A = 337 nm, ca» I LTW Leistung, 4 nsec Halbwertsbreite, Folgefrequenz 5 Kz) gepumpt. Die Anregungsstrahlung wird mittels- einer Quarzzylinderlinse (f =. 100 mm) auf das aktive Material fokussiert, das sich in einer allseitig polierten Spektralphotometerküvette aus Quarz, Schichtdicke 1 cm, befindet. ..-Die planparallelen Küvettenwände bilden den Färbstoffresonator. Die Farbstoffkonzentration beträgt 4,5 ° 10 Mol/l. Unter diesen.Bedingungen erstreckt sich der Breitband-Laserbereich von 525 bis 550 nm₀ Bei einer Polgefrequenz des StickstoffImpulslasers von-5 Hz kann ohne Umpumpen des Färbstofflasermaterials gearbeitet werden.dissolved in toluene, is pumped transversely with a nitrogen pulsed laser (A = 337 nm, approx. I LTW power, 4 nsec half-width, repetition frequency 5 Kz). The excitation radiation is focused by means of a quartz cylinder lens (f = 100 mm) onto the active material, which is located in a universally polished spectrophotometer cuvette made of quartz, layer thickness 1 cm. ..- The plane-parallel cuvette walls form the Färbstoffresonator. The dye concentration is 4.5 ° 10 mol / l. Diesen.Bedingungen under the broad-band laser range extending from 525 to 550 nm ₀ In a Polgefrequenz of nitrogen pulse laser of 5 Hz may be used without recirculation of Färbstofflasermaterials.

In einem Langz.eit-Stabilitätstest über 10 Impulse zeigen sich keine merkbaren Änderungen im Absorptionspektrum des Lasermaterials und in den Lasereigenschaften.In a long-term stability test over 10 pulses, there are no noticeable changes in the absorption spectrum of the laser material and in the laser properties.

2 13162 1316

Beispiel'2

Die experimentellen Bedingungen sind wie unter Beispiel 1, nur daß als aktives Material die Substanz der FormelThe experimental conditions are as in Example 1, except that as an active material, the substance of the formula

gelöst in Toluol, verwendet wird.dissolved in toluene, is used.

Der Breitband-Laserbereich erstreckt sich von 518 - 552 mn.The broadband laser range extends from 518 - 552 mn.

Example 3

Die experimentellen Bedingungen sind wie unter Beispiel 1, als aktives Material wird die VerbindungThe experimental conditions are as in Example 1, as the active material becomes the compound

verwendet, gelöst in Toluol»used, dissolved in toluene »

Der Breitband-Laserbereich erstreckt sich von 510 — 542 mn«The broadband laser range extends from 510 - 542 mn «

Beispiel 4 '. Example 4 '.

Die experimentellen Bedingungen sind wie unter Beispiel 1, nur daß als aktives Material die VerbindungThe experimental conditions are as in Example 1 except that the active material is the compound

zur Anwendung kommt, gelöst in Toluol,is used, dissolved in toluene,

21312131

Der Breitband—Laserbereich erstreckt sich, von 600 — 608 mn. Beispiel 5 ' .- The broadband laser range extends from 600 - 608 mn. Example 5 '.-

Die experimentellen Bedingungen sind wie-unter Beispiel 1, als aktives Material verwendet man die VerbindungThe experimental conditions are as in Example 1, using the compound as the active material

gelöst in Toluol.dissolved in toluene.

Der Breitband—Laserbereich, erstreckt sich von 605 - 615 mn.The broadband laser range extends from 605 - 615 mn.

Claims

Claim for invention

1 2 3 5

wherein R is O-acyl or phenyl, R, R ,. R ^{v is} a hydrogen atom and R is a substituted amino group or R and R are a saturated ring and R and R are hydrogen atoms,

1, laser active medium for dye laser, characterized in that -as in a solvent, a boron Azomethiniarbstofz complex is dissolved, namely a compound of the structure

R ^;

• Ar

2. laser-active medium for dye laser point, characterized in that are used as the solvent benzene, toluene, methylene chloride, acetone, ethyl acetate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide or dimethylformamide.

3. Laser active medium for dye laser according to item 1 and 2, characterized in that the radiation of a lianosekundenimpuls laser in the near UY is used as the pumping light source.

4 · Laser active medium for dye laser according to item 1 and 2, characterized in that for spectral narrowing and tuning a dispersive resonator is provided.