DE4023966C2 - - Google Patents
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Classifications
-
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-
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Description
Die Erfindung betrifft einen Laserfarbstoff, also einen Farbstoff
für sogenannte Farbstofflaser, die dem Fachmann hinsichtlich
Aufbau und Wirkungsweise bekannt sind.
Bei einem Farbstofflaser wird ein Farbstoff in einem Lösungsmittel
gelöst, und die Lösung dient als aktives Medium eines
Laserresonators, in dem eine Besetzungsinversion durchgeführt
wird, um durch stimulierte Emission (oder auch die Erscheinung
der sog. "Super-Radiance") kohärente Strahlung zu erzeugen.
Die Anregung der Farbstofflösung, bei der die genannte
Besetzungsinversion der elektronischen Zustände des Farbstoffes
erreicht wird, erfolgt mittels einer gesonderten Energiequelle,
z. B. einer Blitzlampe oder auch mittels eines anderen Lasers,
wie beispielsweise eines Gas-Lasers (z. B. N₂ oder Ar). Auch
Elektronen-Strahlen sind zur Anregung des Laserfarbstoffes
bekannt.
Der große Vorteil von Farbstofflasern liegt in ihrer Abstimmbarkeit,
d. h. es lassen sich relativ weite Wellenlängenbereiche
in Abhängigkeit vom verwendeten Farbstoff abstimmen. Zur
Abstimmung dient ein im Resonator angeordnetes wellenlängenselektives
Element.
Die Anregung der Farbstofflösung, die auch als "optisches
Pumpen" bezeichnet wird, bewirkt, daß Elektronen der Moleküle
des Laserfarbstoffes aus dem energetischen Grundzustand auf
einen höheren Energiezustand angehoben werden, von dem aus der
Laserstrahlung erzeugende Übergang der Elektronen in einen
tiefergelegenen energetischen Zustand erfolgt.
Wegen der relativ breiten Fluoreszenzbandbreite der bekannten
Farbstoffe können Farbstofflaser praktisch über den gesamten
sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums betrieben
werden, wobei für einzelne Wellenlängenbereiche jeweils gesonderte
Farbstoffe zur Verfügung stehen.
Es sind eine Vielzahl von Laser-Farbstoffen bekannt, jedoch
besteht im Wellenlängenbereich um 1000 Nanometer ein Mangel an
gut wirksamen Laserfarbstoffen, d. h. Farbstoffen, mit denen
eine hohe Intensität des Laserstrahles erreicht werden kann und
die eine lange Lebensdauer aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laser-Farbstoff
zu schaffen, der insbesondere im infraroten Bereich des elektromagnetischen
Spektrums eine hohe Effektivität und lange
Lebensdauer aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit Ausgestaltungen
in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Aus der DE 22 60 210.4 A1 ist ein Laser-Farbstoff bekannt, der
ebenfalls im infraroten Bereich wirksam ist. Der erfindungsgemäße
Laser-Farbstoff unterscheidet sich aber hiervon dadurch,
daß er in einem längerwelligen Bereich wirksam ist und eine
höhere Stabilität aufweist. Der Laser-Farbstoff wirkt im
Bereich um 1000 Nanometer, insbesondere im Bereich von 650 bis
1050 Nanometer.
Bevorzugt wird der Laserfarbstoff in einer Farbstofflösung
verwendet, die den Farbstoff in einer Konzentration von 10-2
bis 10-4 Mol/Ltr. enthält.
Die Erfindung betrifft somit auch einen Farbstofflaser, der
einen erfindungsgemäßen Farbstoff aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Beispiels erläutert.
In einer Farbstofflaser-Anordnung von als solches bekannter Art
wurde eine Verbindung der Formel
auf ihre Laseraktivität hin untersucht. Zum Pumpen der Farbstofflösung
wurde ein XeCl-Excimer-Laser verwendet mit einer
Wellenlänge von 308 Nanometer und einer Pumpenergie von 150 mJ.
Die vorstehend genannte Verbindung wurde gelöst in Dimethylsulfoxid
mit einer Konzentration von 1 Gramm pro Liter. Die so
gebildete Lösung wurde aus einem Reservoir in als solches
bekannter Weise durch die Farbstoffzelle des Laser-Resonators
gepumpt.
Das Abstimmen der Wellenlänge erfolgt in ebenfalls bekannter
Weise mittels eines Reflexionsgitters mit Schrittmotor-Antrieb.
Es wurde ein Laserspektrum mittels eines Fotomultipliers und
eines Schreibers aufgenommen. In der Figur ist die Austrittsenergie
des so gebildeten Farbstofflasers in Prozent der
Pumpleistung in Abhängigkeit von der Wellenlänge aufgetragen.
Die mit einem erfindungsgemäßen Farbstoff erzielten Ergebnisse
sind den durch Kästchen und Sterne gebildeten Kurven zu entnehmen,
während die übrige Kurve, welche durch Kreise markiert
ist, Laserfarbstoffen gemäß dem Stand der Technik entspricht.
Der erfindungsgemäße Laserfarbstoff zeigt eine höhere Ausgangsenergie
über einen wesentlich erweiterten Wellenlängenbereich.
Claims (24)
1. Farbstoff für einen Farbstofflaser
gekennzeichnet durch die allgemeine Formel
wobei
X- ein Säureanion,
Het die zur Vervollständigung eines heterocyclischen Ringes erforderlichen Nichtmetallatome sind und
n = 1 bis 3 ist.
X- ein Säureanion,
Het die zur Vervollständigung eines heterocyclischen Ringes erforderlichen Nichtmetallatome sind und
n = 1 bis 3 ist.
2. Laserfarbstoff nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Säureanion ein
Chlorid-, Bromid-, Jodid-, Thiocyanat-, Perchlorat-, p-Toluolsulfat-
oder Tetrafluorboratanion ist.
3. Laserfarbstoff nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring substituiert ist.
4. Laserfarbstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring 5- oder 6gliedrig ist.
5. Laserfarbstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Thiazolring ist, insbes. ein Thiazol-,
4-Methylthiazol-, 4-Phenylthiazol-, 5-Methylthiazol-,
5-Phenylthiazol-, 4,5-Dimethylthiazol-, 4,5-Diphenylthiazol-,
4-(2-Thienyl)-thiazol-Ring.
6. Laserfarbstoff nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Benzthiazol-Ring ist, insbes. ein Benzthiazol-,
4-Chlorbenzthiazol-, 5-Chlorbenzthiazol-, 6-Chlorbenzthiazol-,
7-Chlorbenzthiazol-, 4-Methylbenzthiazol-,
5-Methylbenzthiazol-, 6-Methylbenzthiazol-, 5-Brombenzthiazol-,
6-Brombenzthiazol-, 4-Phenylbenzthiazol-, 5-Phenylbenzthiazol-,
4-Methoxybenzthiazol-, 5-Methoxybenzthiazol-, 6-Methoxybenzthiazol-,
5-Jodbenzthiazol-, 6-Jodbenzthiazol-, 4-Äthoxybenzthiazol-,
5-Äthoxybenzthiazol-, Tetrahydrobenzthiazol-,
5,6-Dimethoxybenzthiazol-, 5,6-Dimethylenbenzthiazol-, 5-Hydroxybenzthiazol-,
6-Hydroxybenzthiazol-Ring.
7. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Naphthothiazol-Ring ist, insbes. ein Naphtho[1,2]thiazol-,
Naphtho[2,1]thiazol-, Naphtho[2,3]thiazol-,
5-Methoxynaphtho[2,1]thiazol-, 5-Äthoxynaphtho[2,1]thiazol-,
8-Methoxynaphtho[1,2]thiazol-, 7-Methoxynaphtho[1,2]thiazol-Ring.
8. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Thianaphtheno-7′,6′,4,5-Thiazol-Ring ist,
insbes. ein 4′-Methoxythia-2,3,6,7-Tetrahydro-1H, 5H-benzo-[ÿ]-chinolizin-9-yl-Rest,
oder ein naphtheno-7′,6′,4,5-thiazol-Ring.
9. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Oxazolring ist, insbes. ein 4-Methyloxazol-,
5-Methyloxazol-, 4-Phenyloxazol-, 4,5-Diphenyloxazol-, 4-Äthyloxazol-,
4,5-Dimethyloxazol-, 5-Phenyloxazol-Ring.
10. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Benzoxazol-Ring ist, insbes. ein Benzoxazol-,
5-Chlorbenzoxazol-, 5-Methylbenzoxazol-, 5-Phenylbenzoxazol-,
6-Methylbenzoxazol-, 5,6-Dimethylbenzoxazol-,
4,6-Dimethylbenzoxazol-, 5-Methoxybenzoxazol-, 5-Äthoxybenzoxazol-,
5-Chlorbenzoxazol-, 6-Methoxybenzoxazol-, 5-Hydroxybenzoxazol-,
6-Hydroxybenzoxazol-Ring.
11. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Naphthoxazol-Ring ist, insbes. ein
Naphtho[1,2]-oxazol-, Naphtho[2,1]oxazol-, Naphtho[2,3]-oxazol-Ring.
12. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Thiazolin-Ring ist, insbes. ein Thiazolin-,
4-Methylthiazolin-Ring.
13. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Imidazochinolin-Ring ist, insbes. ein
IN-Imidazo[4,5-b]chinolin-Ring.
14. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Benz[c]indol-Ring ist, insbes. ein 1,1′-
Dimethylbenz[e]indol-Ring.
15. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Benzimidazol-Ring ist, insbes. ein 1,3-
Diäthylbenzimidazol-, 1-Äthyl-3-phenylbenzimidazol-Ring.
16. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Naphthimidazol-Ring ist, insbes. ein
IH-Naphth[2,3]imidazol-Ring.
17. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein 3,3-Dialkylindolenin-Ring ist, insbes. ein
3,3-Dimethylindolenin-, 3,3,5-Trimethylindolenin-, 3,3,7-
Trimethylindolenin-Ring.
18. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein 2-Pyridin-Ring ist, insbes. ein Pyridin-,
5-Methylpyridin-Ring.
19. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein 4-Pyridin-Ring ist, insbes. ein Pyridin-Ring.
20. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein Imidazo[4,5-b]chinoxalin-Ring ist, insbes.
ein 1,3-Dialkylimidazo[4,5-b]chinoxalin-Ring und ein 1,3-
Diäthylimidazo[4,5-b]chinoxalin-, 6-Chlor-1,3-Diäthylimidazo
[4,5-b]chinoxalin-Ring.
21. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein 1,3-Dialkenylimidazo[4,5-b]chinoxalin-Ring
ist, insbes. ein 1,3-Diallylimidazo[4,5-b]chinoxalin-, 6-Chlor-
1,3-diallylimidazo[4,5-b]chinoxalin-Ring.
22. Laserfarbstoff, nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß der heterocyclische
Ring ein 1,3-Diarylimidazo[4,5-b]chinoxalin-Ring ist,
insbes. ein 6,7-Dichlor-1,3-diphenylimidazo[4,5-b]chinoxalin-,
1,3-Diphenylimidazo[4,5-b]chinoxalin-, 6-Chlor-1,3-diphenylimidazo
[4,5-b]chinoxalin-, 1,3-Bis-(p-chlorphenyl)imidazo
[4,5-b]chinoxalin-Ring.
23. Laserfarbstoff, nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel
für den Farbstoff vorgesehen sind: Wasser, ein- und mehrwertige
Alkohole, z. B. Methanol, Äthanol, Isopropanol, Butanol,
Äthylenglykol, Glykolmonoäthyläther, cyclische Äther,
wie Tetrahydrofuran, Dioxan, aromatische Verbindungen, wie
Benzol, Toluol, Phenol, Resorcin, Kresole, außerdem Cyclohexan,
Dekalin, Chloroform, Dimethylsulfoxid, Ketone, wie Aceton,
Butanon-2, Cyclohexanon, Ester, wie Essigsäureäthylester,
Malonsäurediäthylester, Glykoldiacetat, Diäthylcarbonat oder
fluorierte Alkohole, beispielsweise Hexafluorisopropanol.
24. Verwendung der Farbstoffe
gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche
zur Herstellung eines Farbstoff-Lasers.
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE4023966A DE4023966A1 (de) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | Laserfarbstoff |
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|---|---|---|---|---|
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- 1990-07-27 DE DE4023966A patent/DE4023966A1/de active Granted
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