JPS5823953B2 - ダイ・レ−ザ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイパレーザーにより振動数を変化させ得るコ
ヒーレントな単色光（レーザー光）を生成する方法に関
し、該ダイ・レーザーは染料溶液とそれに付属したエネ
ルギー源から成り、該エネルギー源により染料溶液を励
起して４００〜４８０ｎｍの波長の放射光を生成させる
ことができる。

レーザーは光の増幅装置であって、これによりスペクト
ル密度及び幾何学的な強度が大きいコヒーレントな単色
光をつくることができる。

このレーザーは薄壁の石英シリンダー中に液体のレーザ
ー活性材料を含む光学的共鳴器から成っている。

このシリンダーは通常開じた系の一部をなしており、こ
の中にレーザーが操作されている間ポンプにより染料溶
液が循環させられる。

これによって光学的不均一性を生じる過熱が避けられる
。

染料の励起はエネルギー源を用い、電子又は光によって
行なわれ、またダイ・レーザーはガス・レーザー１１例
えば窒素レーザー又はアルゴン・し−ザーにより励起す
ることができる。

この励起はまた光学的ポンピングと言われるが、レーザ
ーの染料分子の電子をその定常状態から高エネルギー状
態に上げる効果であり、この高エネルギー状態から放射
遷移が生じる。

励起状態に存在する分子の数が低エネルギー状態の分子
の数を超えると、誘導放射が生じ、これによって光は光
学的共鳴器中で増幅される。

もしレーザー鏡の１個が光を部分的に透過すると、放射
光の一部はレーザー光の形で装置から外に出る。

特に容易に励起することができる染料は極めて効果的な
励起を生じる［スーパー・ラジアンス（５ｕｐｅｒ−ｒ
ａｄｉａｎｃｅ ） ｊの現象を示す。

この現象は例えばこのような染料溶液を含む石英セルが
窒素レーザーのビーム中に置かれた場合に見ることがで
きる。

この時溶液は共鳴器の鏡の間に置かれないでもレーザー
光を放射する。

固体又はガスのレーザーに比べ染料レーザーがもつ大き
な利点は振動数を変えてレーザー光を得ることができる
点である。

使用する染料の蛍光バンドに幅があるため、振動数選択
要素、例えば反射グレーティング又はプリズムを挿入す
ることにより、染料の全蛍光バンド中の所望の波長で光
が放射されるように染料レーザーを同調させることがで
きる。

適当な染料は多数提案されているが、可視光の多くの波
長範囲において非常に大きなレーザー効果をもつ化合物
はかなり欠けている。

従って本発明の目的はレーザー用染料溶液を含む受器と
それに連結されたポンピング用光源とから成り、該染料
溶液を励起して放射光を放射することができ、該染料溶
液は、遊離酸の形で一般式の少くとも１個を表わし、Ｒ
１−Ｒ４は互いに独立に水素、アルキル、トリフルオロ
メチル、アルコキシ、アラルコキシ、アルケニルオキシ
、ハロゲン、カルボキシル、シアン、アルキルスルフォ
ン、アリールスルフォン、カーホキシアミド又はスルフ
ォンアミド基、又はカルボン酸エステル基を表わし、Ｒ
１とＲ２、又はＲ３とＲ４とは一緒になって融合ベンゼ
ン環を表わし、ｍ及びｎは互いに独立に０． １又は２
であるが、但し基Ｅはｍ及びｎがＯを表す場合には少く
きも１個のスルフォン酸基を含むものとし、ざらにＥは
さらに置換器を有することができる、 に対応する染料を好ましくは１０−２〜１０−５モル／
ｌのレーザー・ビームを放射する濃度において放射を妨
害しない溶媒中に含むことを特徴とするダイ・レーザー
を提供することである。

基Ｅの置換基の例としてはＣ１〜Ｃ５−アルキ基及びそ
のヒドロキシル、シアン、ハロゲン又はフェニル置換体
、例えばメチル、エチル、シアノエチル、ｔ−ブチル及
びベンジル、ハロゲン原子、例えば塩素、臭素又は弗素
、及び好ましくは塩素、Ｃ７〜Ｃ５−アルコキシ基、例
えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ及びインプロポキシ
；アリロキシ；ベンジロキシ、Ｃ１〜Ｃ５−アルキル−
スルフォニル基及びそのヒドロキシル置換体、例えばメ
チルスルフォニル、エチルスルフォニル、ｎ−ブチルス
ルフォニル及びβ−ヒドロキシエチルスルフォニル、ベ
ンジルスルフォニル基、フェニルスルフォニル基、カー
ホキシアミド及びスルフォンアミド基、及びその０１〜
Ｃ４−アルキル−及び二置換体、並びにカルボン酸０１
〜Ｃ４アルキルエステル基である。

適当にアルキルＲ１〜Ｒ４は特にＣ１〜Ｃ２−アルキル
であり、適当なアルコキシＲ１〜Ｒ４は特にＣ１〜Ｃ２
−アルコキシであり、適当なアラルコキシＲ１〜Ｒ４は
特にベンジロキシであり、適当なアルケニロキシＲ１〜
Ｒ４は特にＣ２〜Ｃ４−アルケニロキシである。

′アルキルスルフォ
ニルＲ１−Ｒ４は好ましくは０１〜Ｃ４−アルキルスル
フォニルであり、アリールスルフォニルＲ１〜Ｒ４は好
ましくはフェニルスルフォニルである。

カーホキシアミド及びスルフォンアミド基Ｒ１〜Ｒ４は
Ｃ１〜Ｃ４−アルキル基の−又は二置換体である。

カルボン酸エステル基Ｒ１〜Ｒ４は好ましくは０１〜Ｃ
４−アルキルエステルである。

式１の化合物は遊離酸として用いるか、又は金属塩又は
有機アンモニウム塩の形で用いることができる。

塩に対する可能な陽イオンは１価又は２価の金属、例え
ばナトリウム、カリウム、リチウム、マグネシウム、カ
ルシウム、バリウム、マンガン及び亜鉛であり、アンモ
ニウム化合物は塩を形成する酸をモノ、ジ及びトリメチ
ルアミン、モノ、ジ、及びトリエチルアミン、モノ、ジ
及びトリエタノールアミン、メチルジェタノールアミン
、エチルジェタノールアミン、ジメチルエタノールアミ
ン、ジエチルエタノールアミン、モノ、ジ、及びトリイ
ソプロパツールアミン、メチルジイソプロパツールアミ
ン、エチルジイソプロパノールアミン、ジメチルイソプ
ロパンールアミン、ｎ−ブチルアミン、ジブチルアミン
及びジイソブチルアミンと反応させたものである。

式Ｉの好適なレーザー用染料は、遊離酸の形で、式 但し式中Ｒ（及び現は互いに独立に水素、メチル又は塩
素を表わし、ｎ′及びｐは０又は１である１に対応する
。

特に好適レーザー用染料は遊離酸の形で、式にに対応す
る。

誘導放射を妨害せず、本発明に使用できる溶媒の例は水
、−価及び多価のアルコール、例えばメタノール、エタ
ノール、イソプロパツール、ブタノール及びエチレング
リコール、グリコールモノエチルエーテル、環式エーテ
ル、例えばテトラヒドロフラン、及びジオキサン、エス
テル、例えばグリコールジアセテート、ジエチルカーボ
ネート及び弗素化アルコール、例えばヘキサフルオロイ
ソプロパツールである。

溶媒の混合物、特にアルコールと水との混合物も同様に
用いることができる。

本発明の多くの化合物は、水中においては会合体をつく
るためレーザー活性が低下する。

この場合表面活性剤、特に非イオン性の乳化剤、例えば
Ｃ０〜Ｃ１２−アルキルフェノール、フェニルアルキル
フェノール、オキシジフェニル、オレイルアルコール又
は長鎖脂肪族アルコールと６〜５０モルのエチレンオキ
サイドとの反応生成物を添加することによりレーザー活
性を増加させることができｊる。

最近振動数可変のレーザーからのレーザー光は分光学的
に重要性を増して来た。

このレーザーは分析の目的、高分解能スペクトロスコピ
ー、蛍光スペクトロスコピー、吸収スペクトロスコピー
、寿命の測定及び光イオン化、並びに負イオンのスペク
トロスコピーに用いることができる。

また情報工学、環境保全及び同位体の分離にも極めて工
業的に重要である。

本発明の多数の化合物は特別の利点として「スーパー・
ラジアンス」の効果を示す。

本発明の化合物の製造は芳香族アルデヒドを公知方法で
アリールメタンフォスフオン酸エステルき反応すること
により実施される。

実施例 １ 式 の化合物のレーザー活性を第１図記載の測定装置で検査
した。

使用した窒素レーザーは波長が３３７ｎｍ、パルス周波
数６０Ｈｚ、パルス幅△ｔは７ｎｓｅｃｉパルス出力は
１００ＫＷであった。

上記式の化合物を２×１０−３モル／ｌの濃度で受器か
ら染料セルを通して圧送する。

振動数はステップ・モーターにより反射用グレーティン
グを用いて変化させる。

レーザー・スペクトルは光電子倍増管とレコーダーによ
り記録し、波長はモノクロメータ−で較正する。

出力を測定するためには、光電子倍増管の代りに熱電対
の測定ヘッドと補助測定用増幅器を用いる。

初期パルス出力は１００ＫＷであったからポンピングの
出力の％強度はＫＷで与えられる。

波長に対するレーザー出力の依存性を第２図に示す。

ユヴイテツクス（Ｕｖｉｔｅｘ ） ＣＦのレーザー出
力曲線を比較のために示した。

そのレーザー活性はオプティックス・フンミュニケーシ
ョンズ（Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
） 誌１８巻３号２５６頁（１９７６年８月）に記
載されている。

本発明の化合物はかなり広い波長範囲にわたり高い出力
を示す。

下記式の化合物を用いても同様な装置により同様に良好
な結果が得られた。

実施例 ２ の化合物のレーザ二活性を第１図記載の測定装置で検査
した。

この場合に用いた溶媒は水である。レーザー用染料の濃
度は２ Ｘ １０−３モル／ｌであった。

波長に対するレーザー出力の依存性を第３図に示す。

メタノ−ツノ中におけるユヴイテツクスのレーザー出力
曲線を比較のために示した。

ユヴイテツクスＣＦは水中ではレーザー活性がないから
である。

実施例 ３ 実施例２記載の染料溶液を実施例１及び２と同じ装置で
用いた。

ノニルフェノールと１０モルのエチレンオキサイドとを
反応させて得られた乳化液１〜１０ｍ１を染料溶液１１
に対して加えた。

乳化剤の量を増加させるにつれて、水中では幾分低いレ
ーザー−力は第４図に示すようにメタノール中のレーザ
ー−力に近付く。

（ＮＰＩＯ−ノニルフェノールを１０モルのエチレンオ
キサイドと反応させたもの）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイ・レーザー用染料を用い、レーザ
ー出力を試験するための装置であり、第２図及び第３図
は第１図の装量を用いて得られた実施例１及び２、並び
に対照例の化合物のレーザー出力を波長に対して目盛っ
たグラフであり、第４図は実施例２及び３の化合物に乳
化剤を加えた場合の効果を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部にレーザー用染料溶液を含む受器と該染料溶液
   を励起して放射光を放射させ得るそれに連結されたポン
   ピング用の光源とから成り、該染料溶液は一般式 の１個を表わし、Ｒ１−Ｒ４は互いに独立に水素、アル
   キル、トリフルオロメチル、アルコキシ、アラルコキシ
   、アルケニルオキシ、ハロゲソ、カルボキシル、シアン
   、アルキルスルフォン、アリールスルフォン、カーホキ
   シアミド又はスルフォンアミド基、又はカルボン酸エス
   テル基を表わし、Ｒ１とＲ２、又はＲ３とＲ４とは一緒
   になって融合ベンゼン環を表わし、ｍ及びｎは互いに独
   立に０，１又は２であるが、但し基Ｅはｍが０を表す場
   合には少くとも１個のスルフォン酸基を含むものとし、
   Ｅはさらに置換基を有することができる、 の染料を好ましくは１０−２〜１０−５ モル／ｌのレ
   ーザー・ビームを放射する濃度において放射を妨害しな
   い溶媒中に含むことを特徴とするダイ・レーザー。 ２ 内部にレーザー用染料溶液を含む受器と該染料溶液
   を励起して放射光を生じさせ得る該受器と連結されたポ
   ンピング用光源とから成り、該染料液は一般式 但し式中ＲＱ及びＲ／ は互いに独立に水素、メチル又
   は塩素を表わし、ｎ′及びｐはＯ又は１である、 の染料を好ましくは１０−２〜１０−４モル／ｌの、レ
   ーザー・ビームを放射する濃度において、放射を妨害し
   ない溶媒中に含む特許請求の範囲第１項記載のダイ・レ
   ーザー。 ３ 内部にレーザー用染料溶液を含む受器と該染料溶液
   を励起して放射光を生じさせ得る該受器と連結されたポ
   ンピング用光源とから成り、該染料溶液は一般式 の染料を好ましくは１０−２〜１０−４モル／ｌの、レ
   ーザー・ビームを放射する濃度において、放射を妨害し
   ない溶媒中に含む特許請求の範囲第１項記載のダイ・レ
   ーザー。 ４ 特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載のダイ
   ・レーザーを用い４００〜４８０ｎｍの波長範囲のコヒ
   ーレントなレーザー放射をつくる方法。