PL112414B1 - Liquid non-linear filter for ruby crystal laser - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest ciekly filtr nieli¬ niowy dla lasera rubinowego, stanowiacy roztwór barwnika organicznego w rozpuszczalniku organi¬ cznym, umieszczony w zamknietej kuwecie i wy¬ kazujacy pasmo absorpcji z \max zawartym w ob¬ szarze emisji swiatla tegoz lasera, a wiec o dlugo¬ sci fali X = 690—700 nm.Jako barwniki organiczne w tego typu filtrach stosuje sie najczesciej barwniki kryptocyjaninowe lub ftalocyjaninowe.Barwniki kryptocyjaninowe charakteryzuja sie dobra rozpuszczalnoscia w rozpuszczalnikach orga¬ nicznych oraz pasmem absorpcji z Xmax = 694,3 nm, przypadajacym w obszarze emisji swiatla lasera ru¬ binowego, co jest warunkiem koniecznym do spel¬ nienia przez barwnik roli filtru nieliniowego oraz krótkimi czasami relaksacji. Glówna wada tych barwników jest ich mala trwalosc chemiczna, gdyz pod wplywem dzialania na nie wiazki swiatla la¬ serowego ulegaja rozpadowi.Filtry ciekle wykonane z barwników ftalocyjani- nowych wykazuja duza trwalosc chemiczna, sa od¬ porne na dzialanie swiatla laserowego, jednak ich rozpuszczalnosc w rozpuszczalnikach organicznych jest bardzo mala i nie przekracza zwykle 10-5 do 10-6 m/l. Z tego to wzgledu w celu uzyskania filtru o odpowiedniej transmisji trzeba stosowac warstwe roztworu o duzej grubosci wynoszace o- kolo 1 cm. Stosowanie w filtrach tak grubych warstw powoduje znaczne straty w rezonatorze la¬ lo 20 25 30 serowym, wynikajace miedzy innymi z duzego roz¬ proszenia promieni swietlnych.Wyzej wymienione barwniki roztwarza sie w roz¬ puszczalnikach organicznych takich jak np. benzen, chloroform, nitrobenzen, glikol, formamid, dwume- tyloformamid, a-chloronaftalen.Nadmienia sie przy tym, ze przez odpowiedni do¬ bór rozpuszczalnika dla danego barwnika mozna przesunac w pozadanym kierunku maksimum absor¬ pcji uzskanego roztworu. Przesuniecie to wynosi zwykle kilka do kilkudziesieciu nm. Dla lasera ru¬ binowego najkorzystniejsze jest, jak juz' wyzej wskazano, uzyskanie filtru o pasmie absorpcji z Uax = 694,3 nm.Celem wynalazku bylo opracowanie cieklego fil¬ tru dla lasera rubinowego, który charakteryzowalby sie duza trwaloscia chemiczna, odpornoscia na swia¬ tlo laserowe, jak tez wykazywal na tyle wysokie stezenie barwnika, ze nie wymagalby stosowania grubej warstwy roztworu w celu uzyskania odpo¬ wiedniej transmisji.Stwierdzono, ze wyzej wymienione wymogi spel¬ nia filtr, w którym jako barwnik organiczny stosu¬ je sie zwiazek kompleksowy ftalocyjaninowy z chlor¬ kiem metalu o wlasnosciach elektronoakceptorowych.Filtr wedlug wynalazku stanowi wiec roztwór kompleksowego zwiazku ftalocyjaniny z bezwodny¬ mi chlorkami metali o wlasnosciach elektronoakcep¬ torowych, w rozpuszczalniku organicznym, najko¬ rzystniej w nitrobenzenie. 112 414112 414 3 4 Jako ftalocyjanine (F) nalezy przy tym rozumiec zarówno ftalocyjanine pusta (wodorowa) Fp jak tez jej metaliczne kompleksy np. FCu, FCo, FAici, FGaci, FyCl, FyoCl, FcrOH, Fn32.Jako chlorki metali o wlasnosciach elektronoak- ceptorowych wymienia sie przykladowo AICI3, FeCl3, SbCl5, SnCl4, GaCl8.Kompleksy ftalocyjanin z powyzszymi chlorkami otrzymuje sie w prosty sposób przez zmieszanie or¬ ganicznego, najlepiej nitrobenzenowego roztworu chlorku metalu, najkorzystniej o stezeniu chlorku liO-1 m/l z odpowiednia nawazka wybranej ftalo- cyjaniny, taka aby jej stezenie w roztworze wy¬ nosilo najkorzystniej 10-3 m/l. Po zmieszaniu otrzy¬ muje sie roztwór; e zabarwieniu intensywnie zie¬ lonym. Tak uzyskany roztwór przedmuchuje sie na¬ stepnie w atmosferze beztlenowej i bezwodnej stru¬ mieniem azotu, po czym równiez w atmosferze N2 napelnia nim kuwety szklane, lub kwarcowe. Ku¬ wety bezposrednio po napelnieniu roztworem na¬ lezy szczelnie zamknac.Jak juz wyzej zaznaczono, najkorzystniejszym rozpuszczalnikiem organicznym dla barwnika sto¬ sowanego w filtrze wedlug wynalazku, jest nitro¬ benzen. Rozpuszczalnik ten w porównaniu z innymi znanymi rozpuszczalnikami jak np. z benzenem czy a-chloronaftalenem wykazuje najwyzsza odpornosc na dzialanie swiatla laserowego. Inne rozpuszczal¬ niki w kompozycji ze zwiazkiem kompleksowym ftalocyjaniny i chlorku metalu juz po kilkunastu „strzalach" wiazki laserowej ulegaja destrukcji, co uwidacznia sie powstawaniem ciemnych smug w roz¬ tworze. W przypadku stosowania nitrobenzenu jako rozpuszczalnika, roztwór pozostaje klarowny nawet po kilkuset „strzalach".Ze wzgledu na dobra rozpuszczalnosc wyzej opi¬ sanych zwiazków kompleksowych ftalocyjanin w ni¬ trobenzenie, a tym samym mozliwosc uzyskania roz¬ tworu o wyzszym stezeniu barwnika niz w przy¬ padku dotychczas stosowanych ftalocyjanin, mozli¬ we jest stosowanie filtrów z warstwa cieczy o zna¬ cznie mniejszej grubosci niz dotychczas. Pozwala to na bardzo powazne zmniejszenie strat w rezona¬ torze laserowym. Przy stezeniu kompleksu ftalo¬ cyjaniny lO-3 m/l wystarczajace jest uzycie filtru o grubosci warstwy roztworu okolo 0,1 mm.Dalsza zaleta filtru wedlug wynalazku jest to, ze w bardzo prosty sposób, gdyz na drodze rozciencza¬ nia roztworu rozpuszczalnikiem, mozna otrzymy¬ wac roztwory o dowolnych wartosciach transmisji dla A,max = 694,3 nm.W wyniku zbadania szeregu zwiazków komplek¬ sowych róznych ftalocyjanin z wyzej wymieniony¬ mi chlorkami metali, najlepsze wyniki — scharak¬ teryzowane szerokoscia polówkowa \i w nsek — wykazaly filtry zawierajace zwiazki przytoczone w tabeli 1.Filtr wedlug wynalazku wykazuje duza stabilnosc chemiczna i odpornosc na dzialanie wiazki swiatla laserowego, co wyraza sie powtarzalnoscia jego pa¬ rametrów optycznych (transmisja) jak równiez do- Tabe la 1 Lp. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 1 8* Nazwa zwiazku Ftalocyjanina miedzi FCu-AlCl8 Ftalocyjanina galu FcacrAlCls Ftalocyjanina glinu Faici-A1C18 Ftalocyjanina chromu FcrOH* AlCla Fcu-GaCla FGacrGaCl3 FAici-GaCl8 FcrOH'GaCls Stosunek stezen barwnika do chlorku 1 : 100 1 : 100 1 :100 1 :100 1 :100 1 : 100 1 : 100 1 : 100 M< w nsek 35 35 50 30 35 35 35 25 | bra odtwarzalnoscia polówkowych czasów trwania impulsu laserowego. Okres trwalosci filtru wedlug wynalazku jest wyjatkowo dlugi i wynosi ponad 3 lata.Nizej przytoczony przyklad wyjasnia blizej isto¬ te wynalazku, nie stanowi jednak jego ogranicze¬ nia.Przyklad. Roztworem nitrobenzenowym fta¬ locyjaniny hydroksychromowej (FCroH) o stezeniu 10-3 m/l skompleskowanej z chlorkiem glinu o ste¬ zeniu 10-1 m/l napelniono kuwete szklana grubo¬ sci 0,1 mm. Przy kilkudziesieciu strzalach laserem rubinowym maksymalne róznice w polówkowych czasach trwania wahaly sie w granicach 5 nsek i zawieraly sie w przedziale 40—35 nsek. Kuweta z roztworem barwnika umieszczona byla pod katem Brewstera w rezonatorze lasera rubinowego o trans¬ misji zwierciadla wyjsciowego 50%. Pret rubinowy (produkcji Microphysic — metoda Czochralskiego) o srednicy 6,35 mm i dlugosci 120 mm pobudzano lampa spiralna zasilana z baterii kondensatorów o pojemnosci 400 F w ukladzie z zaplonem szerego¬ wym. Glowica laserowa zawierajaca pret rubino¬ wy, oraz lampe chlodzona byla woda destylowana.W ukladzie tym pracujac jednym modem poprzecz¬ nym przy energii pobudzajacej 2.000 J uzyskano impulsy zawezone o mocy 2,3 MW (czas trwania impulsu mierzono na polowie wysokosci). Do detek¬ cji impulsów uzyto fotodiode BPYP-40 i oscyloskop 12-7.Zastrzezenie patentowe Ciekly filtr nieliniowy dla lasera rubinowego, sta¬ nowiacy roztwór barwnika organicznego opartego ha ftalocyjaninie w rozpuszczalniku organicznym, umieszczony w szczelnie zamknietej kuwecie, zna¬ mienny tym, ze zawiera ftalocyjanine lub jej meta¬ liczny kompleks skompleksowany z chlorkiem me¬ talu o wlasciwosciach elektronoakceptorowych, naj¬ korzystniej w nitrobenzenie jako rozpuszczalniku. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ZGK 1105/1110/81 — 115 szt. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Ciekly filtr nieliniowy dla lasera rubinowego, sta¬ nowiacy roztwór barwnika organicznego opartego ha ftalocyjaninie w rozpuszczalniku organicznym, umieszczony w szczelnie zamknietej kuwecie, zna¬ mienny tym, ze zawiera ftalocyjanine lub jej meta¬ liczny kompleks skompleksowany z chlorkiem me¬ talu o wlasciwosciach elektronoakceptorowych, naj¬ korzystniej w nitrobenzenie jako rozpuszczalniku. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ZGK 1105/1110/81 — 115 szt. PL