JPH0621556A - ポリマー微小球レーザ - Google Patents
ポリマー微小球レーザInfo
- Publication number
- JPH0621556A JPH0621556A JP17267392A JP17267392A JPH0621556A JP H0621556 A JPH0621556 A JP H0621556A JP 17267392 A JP17267392 A JP 17267392A JP 17267392 A JP17267392 A JP 17267392A JP H0621556 A JPH0621556 A JP H0621556A
- Authority
- JP
- Japan
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- dye
- triplet
- polymer
- laser
- state
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 三重項状態に滞留する色素分子が示す望まし
くない三重項吸収及びレーザ発振に関与できる分子の減
少を防止あるいは低減して、発振効率の低下を防止す
る。 【構成】 ポリマー微小球１に色素２を含有せしめると
共に色素２の三重項状態の寿命を短縮する作用を有する
三重項クエンチャー３を含有せしめる。三重項クエンチ
ャー３によって三重項状態に滞留している色素分子の寿
命を短縮することができる。
くない三重項吸収及びレーザ発振に関与できる分子の減
少を防止あるいは低減して、発振効率の低下を防止す
る。 【構成】 ポリマー微小球１に色素２を含有せしめると
共に色素２の三重項状態の寿命を短縮する作用を有する
三重項クエンチャー３を含有せしめる。三重項クエンチ
ャー３によって三重項状態に滞留している色素分子の寿
命を短縮することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリマー微小球に色素
を含有せしめたポリマー微小球レーザに関する。
を含有せしめたポリマー微小球レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザの一種として蛍光色素（以下単に
色素と称する）をポリスチレンのような透明なポリマー
微小球に含有せしめて光の誘導放出を行わせるように構
成したポリマー微小球レーザが報告されている。
色素と称する）をポリスチレンのような透明なポリマー
微小球に含有せしめて光の誘導放出を行わせるように構
成したポリマー微小球レーザが報告されている。
【０００３】図３はこのようなポリマー微小球レーザの
動作原理を説明するもので、ポリマー微小球１１の内部
に含有せしめた色素１２に対して、外部から光照射を行
って励起を行うと色素１２は発光して光源として動作す
る。
動作原理を説明するもので、ポリマー微小球１１の内部
に含有せしめた色素１２に対して、外部から光照射を行
って励起を行うと色素１２は発光して光源として動作す
る。
【０００４】このとき色素１２から発生した光１３すな
わち蛍光はポリマー微小球１１の内部から外部へ放出さ
れるが、外部との境界面すなわちポリマー微小球１１の
表面の接線Ｌに対して、色素１２から発生した光１３が
角度θ′で入射したとして（Ｎは垂線）この角度θ′が
臨界角θより大きいと全反射の条件を満たすので、光１
３は全反射されてポリマー微小球１１の内部に反射され
るため外部には放出されない。但し、前提としてポリス
チレン（屈曲率ｎ１は約１．５８）のポリマー微小球１
１より、外部の媒体の屈曲率は小さい（例えば空気から
なっており屈曲率ｎ２は約１．００）ものとする。
わち蛍光はポリマー微小球１１の内部から外部へ放出さ
れるが、外部との境界面すなわちポリマー微小球１１の
表面の接線Ｌに対して、色素１２から発生した光１３が
角度θ′で入射したとして（Ｎは垂線）この角度θ′が
臨界角θより大きいと全反射の条件を満たすので、光１
３は全反射されてポリマー微小球１１の内部に反射され
るため外部には放出されない。但し、前提としてポリス
チレン（屈曲率ｎ１は約１．５８）のポリマー微小球１
１より、外部の媒体の屈曲率は小さい（例えば空気から
なっており屈曲率ｎ２は約１．００）ものとする。
【０００５】すなわち、色素１２から発生された光１３
がポリマー微小球１１の内部で全反射すると、次々に光
１３は境界面で全反射を繰り返して矢印のように進行す
るようになり、光はポリマー微小球１１の内部に閉じ込
められたことになる。そして一周回って元の発生した光
と位相が一致すると、次の光が誘導放出されるようにな
り、このような動作を繰り返すことにより共振状態とな
るので光の増幅が行われるようになって、いわゆるレー
ザ発振が起きるようになる。
がポリマー微小球１１の内部で全反射すると、次々に光
１３は境界面で全反射を繰り返して矢印のように進行す
るようになり、光はポリマー微小球１１の内部に閉じ込
められたことになる。そして一周回って元の発生した光
と位相が一致すると、次の光が誘導放出されるようにな
り、このような動作を繰り返すことにより共振状態とな
るので光の増幅が行われるようになって、いわゆるレー
ザ発振が起きるようになる。
【０００６】このようにポリマー微小球レーザにおいて
は、色素をドープしたポリマー微小球の内部において色
素から発生した光を全反射させてポリマー微小球の内部
に閉じ込めておく必要がある。
は、色素をドープしたポリマー微小球の内部において色
素から発生した光を全反射させてポリマー微小球の内部
に閉じ込めておく必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来のポリマ
ー微小球レーザでは、蛍光色素に特有に生じる三重項状
態の影響が避けられないので、発振効率が低下するとい
う問題がある。
ー微小球レーザでは、蛍光色素に特有に生じる三重項状
態の影響が避けられないので、発振効率が低下するとい
う問題がある。
【０００８】図４はこのようにレーザ媒体として色素を
用いたレーザのエネルギー準位を示すもので、この種レ
ーザでは、熱平衡状態で基底状態（下準位）に存在して
いる色素分子を光励起によって矢印Ａのように移行させ
る上準位が、一重項状態（一重項励起状態）とこれより
少し低い準位の三重項状態（三重項励起状態）とからな
っている。
用いたレーザのエネルギー準位を示すもので、この種レ
ーザでは、熱平衡状態で基底状態（下準位）に存在して
いる色素分子を光励起によって矢印Ａのように移行させ
る上準位が、一重項状態（一重項励起状態）とこれより
少し低い準位の三重項状態（三重項励起状態）とからな
っている。
【０００９】励起一重項状態に存在している色素分子
は、他の色素分子によって発生される光に刺激されて矢
印Ｂのように、基底状態に戻る。このとき、誘導放出光
いわゆるレーザ光が矢印Ｐのように発振されることにな
る。
は、他の色素分子によって発生される光に刺激されて矢
印Ｂのように、基底状態に戻る。このとき、誘導放出光
いわゆるレーザ光が矢印Ｐのように発振されることにな
る。
【００１０】励起光源による光励起によって基底状態か
ら一重項状態に励起された色素分子は、その一部は一重
項状態から寿命の長い三重項状態へ矢印Ｄのように移行
して、三重項状態に滞留する色素分子が増加する。
ら一重項状態に励起された色素分子は、その一部は一重
項状態から寿命の長い三重項状態へ矢印Ｄのように移行
して、三重項状態に滞留する色素分子が増加する。
【００１１】ここで、特に三重項状態にある色素分子は
発生した誘導放出光を吸収するような、いわゆる三重項
吸収を生じる。このため、三重項状態に滞留する色素分
子が増加すると、発振効率が低下するようになり、極端
な場合発振が停止する。あるいは、たとえレーザ発振の
波長と三重項吸収が重ならない場合でも、レーザ発振に
関与できる基底一重項状態の分子数が減少するために、
やはりレーザ発振の持続が困難となる。
発生した誘導放出光を吸収するような、いわゆる三重項
吸収を生じる。このため、三重項状態に滞留する色素分
子が増加すると、発振効率が低下するようになり、極端
な場合発振が停止する。あるいは、たとえレーザ発振の
波長と三重項吸収が重ならない場合でも、レーザ発振に
関与できる基底一重項状態の分子数が減少するために、
やはりレーザ発振の持続が困難となる。
【００１２】本発明は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、三重項状態の影響を避けるようにしたポリ
マー微小球レーザを提供することを目的とするものであ
る。
れたもので、三重項状態の影響を避けるようにしたポリ
マー微小球レーザを提供することを目的とするものであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ポリマー微小球に色素を含有せしめたポリ
マー微小球レーザにおいて、前記色素と共に色素の三重
項状態の寿命を短縮する作用を有する三重項消光物質を
ポリマー微小球に含有せしめたことを特徴とするもので
ある。
に本発明は、ポリマー微小球に色素を含有せしめたポリ
マー微小球レーザにおいて、前記色素と共に色素の三重
項状態の寿命を短縮する作用を有する三重項消光物質を
ポリマー微小球に含有せしめたことを特徴とするもので
ある。
【００１４】
【作用】本発明の構成によれば、ポリマー微小球に対し
て色素と共に色素の三重項状態の寿命を短縮する作用を
有する三重項消光物質を含有せしめることにより、三重
項状態の影響を避けることができるので、発振効率の低
下を防止することができる。
て色素と共に色素の三重項状態の寿命を短縮する作用を
有する三重項消光物質を含有せしめることにより、三重
項状態の影響を避けることができるので、発振効率の低
下を防止することができる。
【００１５】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１６】図１は本発明のポリマー微小球レーザの実
施例を示す構成図で、１は例えばポリメタクリル酸メチ
ルのようなポリマー微小球で、この内部には図２に拡大
図を示すように例えばローダミン６Ｇのような色素２と
共にシクロオクタテトラエンのような三重項状態の寿命
を短縮する作用を有する三重項消光物質、いわゆる三重
項クエンチャー３がポリマー微小球１の半径方向に沿っ
て主としてその表面１Ａ付近にドープされている。
施例を示す構成図で、１は例えばポリメタクリル酸メチ
ルのようなポリマー微小球で、この内部には図２に拡大
図を示すように例えばローダミン６Ｇのような色素２と
共にシクロオクタテトラエンのような三重項状態の寿命
を短縮する作用を有する三重項消光物質、いわゆる三重
項クエンチャー３がポリマー微小球１の半径方向に沿っ
て主としてその表面１Ａ付近にドープされている。
【００１７】４は励起光源で他の各種レーザからなり、
５はポリマー微小球１内部で発生したレーザ発振による
出力光の伝送媒体で例えば光ファイバからなり、６は伝
送媒体５に接続された分光器である。なお、７はポリマ
ー微小球１の支持部材である。
５はポリマー微小球１内部で発生したレーザ発振による
出力光の伝送媒体で例えば光ファイバからなり、６は伝
送媒体５に接続された分光器である。なお、７はポリマ
ー微小球１の支持部材である。
【００１８】このような構成で、励起光源４からの光が
ポリマー微小球１の内部の色素２に照射されると、この
色素２は励起状態となり、図３を参照して説明した動作
原理に基いて全反射を起こして、レーザ発振が起きる。
そしてこのレーザ光は伝送媒体５を介して分光器６に伝
送されて、光の波長が測定される。
ポリマー微小球１の内部の色素２に照射されると、この
色素２は励起状態となり、図３を参照して説明した動作
原理に基いて全反射を起こして、レーザ発振が起きる。
そしてこのレーザ光は伝送媒体５を介して分光器６に伝
送されて、光の波長が測定される。
【００１９】次に本実施例によるポリマー微小球レーザ
の内容をより詳細に説明する。
の内容をより詳細に説明する。
【００２０】ポリマー微小球１として直径約４０μｍの
ポリメタクリル酸メチル微小球を用意し、色素２として
ローダミン６Ｇ及び三重項クエンチャー３としてシクロ
オクタテトラエンを用いてそれぞれ２ｍｍｏｌ／Ｌと
０．２ｍｍｏｌ／Ｌ溶かしたジクロロメタン溶液に１０
分間浸漬してドープを行った。ローダミン６Ｇがドープ
されたポリメタクリル酸メチル微小球は、吸引ろ過しな
がら２−プロパノールで洗浄し、余分なローダミン６Ｇ
を洗い流した。その後４０℃で数時間乾燥した。
ポリメタクリル酸メチル微小球を用意し、色素２として
ローダミン６Ｇ及び三重項クエンチャー３としてシクロ
オクタテトラエンを用いてそれぞれ２ｍｍｏｌ／Ｌと
０．２ｍｍｏｌ／Ｌ溶かしたジクロロメタン溶液に１０
分間浸漬してドープを行った。ローダミン６Ｇがドープ
されたポリメタクリル酸メチル微小球は、吸引ろ過しな
がら２−プロパノールで洗浄し、余分なローダミン６Ｇ
を洗い流した。その後４０℃で数時間乾燥した。
【００２１】次に、ポリメタクリル酸メチル微小球に対
し、Ｎｄ3+−ＹＡＧレーザを励起光源４として用いてこ
の第２高調波によって励起（ポンピング）したところ、
レーザ発振を起こすことができた。このときのしきい値
は２０乃至３０Ｗであった。
し、Ｎｄ3+−ＹＡＧレーザを励起光源４として用いてこ
の第２高調波によって励起（ポンピング）したところ、
レーザ発振を起こすことができた。このときのしきい値
は２０乃至３０Ｗであった。
【００２２】一方、本実施例の比較例として色素として
のローダミン６Ｇのみをドープして得られたポリマー微
小球１としてのポリメタクリル酸メチル微小球に対し
て、励起光源４から励起したところ、５０乃至６０Ｗの
光を照射してはじめてレーザ発振を確認することができ
た。
のローダミン６Ｇのみをドープして得られたポリマー微
小球１としてのポリメタクリル酸メチル微小球に対し
て、励起光源４から励起したところ、５０乃至６０Ｗの
光を照射してはじめてレーザ発振を確認することができ
た。
【００２３】このように本実施例によれば、ポリマー微
小球１としてのポリメタクリル酸メチル微小球に対し
て、色素２としてのローダミン６Ｇと共に三重項クエン
チャー３としてのシクロオクタテトラエンをドープする
ようにしたので、このシクロオクタテトラエンによって
三重項状態に滞留している色素分子の寿命を短縮するこ
とができる。これにより、三重項吸収を防止もしくは低
減できるようになるので、三重項状態の影響を避けるこ
とができるため、発振効率の低下を防止することができ
る。
小球１としてのポリメタクリル酸メチル微小球に対し
て、色素２としてのローダミン６Ｇと共に三重項クエン
チャー３としてのシクロオクタテトラエンをドープする
ようにしたので、このシクロオクタテトラエンによって
三重項状態に滞留している色素分子の寿命を短縮するこ
とができる。これにより、三重項吸収を防止もしくは低
減できるようになるので、三重項状態の影響を避けるこ
とができるため、発振効率の低下を防止することができ
る。
【００２４】なお、実施例では三重項クエンチャー３と
してシクロオクタテトラエンを用いた例で示したが、こ
れに限らず他にもピペリジン，シクロヘプタリエン等の
ような材料を用いることができる。
してシクロオクタテトラエンを用いた例で示したが、こ
れに限らず他にもピペリジン，シクロヘプタリエン等の
ような材料を用いることができる。
【００２５】さらに、ポリマー微小球及び色素は本文中
に示したものに限らない。例えばポリマー微小球として
は、ポリメタクリル酸メチル，ポリメタクリル酸シクロ
ヘキシル，ポリカーボネート，ポリスチレン，ジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネート，スチレン−アク
リロニトリル共重合体，エポキシ樹脂，ポリアクリル酸
メチル，ポリメタクリル酸イソブチル，テトラブロモビ
スフェノールＡ，ポリメタクリル酸トリフルオロエチ
ル，フタル酸ジアリル，ポリメタクリル酸フェニール，
ポリメタクリル酸−２，３，−ジブロムプロピル，ポリ
安息香酸ビニル，ポリメタクリル酸ペンタクロルフェニ
ル，ポリブロムアクリル酸メチル，ポリクロルスチレ
ン，ポリビニルナフタリン，ポリビニルカルバゾール，
ポリシリコーンポリマー，アモルファスポリオレフィン
等を用いることができる。
に示したものに限らない。例えばポリマー微小球として
は、ポリメタクリル酸メチル，ポリメタクリル酸シクロ
ヘキシル，ポリカーボネート，ポリスチレン，ジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネート，スチレン−アク
リロニトリル共重合体，エポキシ樹脂，ポリアクリル酸
メチル，ポリメタクリル酸イソブチル，テトラブロモビ
スフェノールＡ，ポリメタクリル酸トリフルオロエチ
ル，フタル酸ジアリル，ポリメタクリル酸フェニール，
ポリメタクリル酸−２，３，−ジブロムプロピル，ポリ
安息香酸ビニル，ポリメタクリル酸ペンタクロルフェニ
ル，ポリブロムアクリル酸メチル，ポリクロルスチレ
ン，ポリビニルナフタリン，ポリビニルカルバゾール，
ポリシリコーンポリマー，アモルファスポリオレフィン
等を用いることができる。
【００２６】また、色素としては次のようなものを用い
ることができる。
ることができる。
【００２７】シアニン系色素として例えば、３，３′−
ジメチルオキサトリカルボシアニンイオダイド，１，
３，３，１′，３′，３′−ヘキサメチルインドトリカ
ルボシアニンイオダイド等、
ジメチルオキサトリカルボシアニンイオダイド，１，
３，３，１′，３′，３′−ヘキサメチルインドトリカ
ルボシアニンイオダイド等、
【００２８】キサンチン系色素として例えば、ローダミ
ン６Ｇ，ローダミン１１０，ローダミンＢ，ローダミン
１０１，ウラニン等、
ン６Ｇ，ローダミン１１０，ローダミンＢ，ローダミン
１０１，ウラニン等、
【００２９】オキサジン系色素として例えば、クレジル
バイオレッド，オキサジン１等
バイオレッド，オキサジン１等
【００３０】クマリン誘導体として例えば、４−メチル
ウンベリフェロン，オルセインブルー，７−アミノ−４
−メチルクマリン等、
ウンベリフェロン，オルセインブルー，７−アミノ−４
−メチルクマリン等、
【００３１】キノロン誘導体として例えば、７−ジエチ
ルアミノ−４−メチル−２−キノロン等、
ルアミノ−４−メチル−２−キノロン等、
【００３２】スチルベン誘導体として例えば、スチルベ
ン１，スチルベン３等
ン１，スチルベン３等
【００３３】オキサゾール，オキサジアゾール系色素と
して例えば、２−フェニル−５−（４−ビフェニリル）
−１，３，４−オキサジアゾール，パラ−ビス（５−フ
ェニルオキサゾール−２−イル）ベンゼン等、
して例えば、２−フェニル−５−（４−ビフェニリル）
−１，３，４−オキサジアゾール，パラ−ビス（５−フ
ェニルオキサゾール−２−イル）ベンゼン等、
【００３４】パラ−オリゴフェニレン類として例えば、
ＢＭ−ターフェニル，パラ−ターフェニル，ポリフェニ
ル１等。
ＢＭ−ターフェニル，パラ−ターフェニル，ポリフェニ
ル１等。
【００３５】なお、実施例ではポリマー微小球に色素を
含有せしめる手段として、ポリマー微小球に後から色素
と三重項消去物質をドープする方法で形成したポリマー
微小球レーザについて説明したが、特願平４−１６４６
０８号に示されるように、モノマーと色素それに必要に
応じて架橋材を混合した後に重合，微小球化して得たポ
リマー微小球に、三重項消去物質を後からドープして得
られるポリマー微小球を用いて実施することもできる。
さらにまた、モノマー，色素および三重項消去物質と、
必要に応じて架橋材を混合した後に、重合，微小球化し
たポリマー微小球を用いた実施や、モノマーと三重項消
去物質と必要に応じて架橋材を混合した後に、重合，微
小球化したポリマーに色素を後からドープして得られる
ポリマー微小球を用いた実施も可能である。
含有せしめる手段として、ポリマー微小球に後から色素
と三重項消去物質をドープする方法で形成したポリマー
微小球レーザについて説明したが、特願平４−１６４６
０８号に示されるように、モノマーと色素それに必要に
応じて架橋材を混合した後に重合，微小球化して得たポ
リマー微小球に、三重項消去物質を後からドープして得
られるポリマー微小球を用いて実施することもできる。
さらにまた、モノマー，色素および三重項消去物質と、
必要に応じて架橋材を混合した後に、重合，微小球化し
たポリマー微小球を用いた実施や、モノマーと三重項消
去物質と必要に応じて架橋材を混合した後に、重合，微
小球化したポリマーに色素を後からドープして得られる
ポリマー微小球を用いた実施も可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ポリ
マー微小球に対して色素と共に色素の三重項状態の寿命
を短縮する作用を有する三重項消光物質を含有せしめる
ようにしたので、三重項状態の影響を避けることができ
て発振効率の低下を防止することができる。
マー微小球に対して色素と共に色素の三重項状態の寿命
を短縮する作用を有する三重項消光物質を含有せしめる
ようにしたので、三重項状態の影響を避けることができ
て発振効率の低下を防止することができる。
【図１】本発明のポリマー微小球レーザの実施例を示す
概念図である。
概念図である。
【図２】本実施例で用いられるポリマー微小球に色素及
び三重項クエンチャーを含有せしめた構造を示す概念図
である。
び三重項クエンチャーを含有せしめた構造を示す概念図
である。
【図３】ポリマー微小球レーザの動作原理の説明図であ
る。
る。
【図４】ポリマー微小球レーザのエネルギー準位であ
る。
る。
１ ポリマー微小球 ２ 色素 ３ 三重項クエンチャー ４ 励起光源
Claims (1)
- 【請求項１】 ポリマー微小球に色素を含有せしめたポ
リマー微小球レーザにおいて、前記色素と共に色素の三
重項状態の寿命を短縮する作用を有する三重項消光物質
をポリマー微小球に含有せしめたことを特徴とするポリ
マー微小球レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17267392A JPH0621556A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ポリマー微小球レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17267392A JPH0621556A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ポリマー微小球レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621556A true JPH0621556A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=15946253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17267392A Withdrawn JPH0621556A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | ポリマー微小球レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621556A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016160207A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 国立大学法人九州大学 | 三重項除去剤、薄膜、レーザー発振素子および化合物 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17267392A patent/JPH0621556A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016160207A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 国立大学法人九州大学 | 三重項除去剤、薄膜、レーザー発振素子および化合物 |
| WO2016140164A1 (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-09 | 国立大学法人九州大学 | 三重項除去剤、薄膜、レーザー発振素子および化合物 |
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