RU2568877C1

RU2568877C1 - Laser material

Info

Publication number: RU2568877C1
Application number: RU2014150915/04A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Тельминов; Татьяна Николаевна Копылова; Татьяна Александровна Солодова; Елена Михайловна Никонова; Дмитрий Сергеевич Табакаев
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-11-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: disclosed is laser material, containing (wt %): 3-diethylamine-7-imino-7H-chromen-[3¹,2¹-3,4]pyrido[1,2-a]benzoimidozole-6-carbonitrile (0,08); 1,3,5,7,9,11,13,15-octa(propyl-methacryl)pentacyclo-[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]-octasiloxane (8); polymethylmethacrylate (the balance).

EFFECT: high generation photostability with high efficiency of conversion of optical radiation.

1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к лазерным веществам на основе органических красителей - Хромен-3 и полиметилметакрилат и может найти применение в лазерной технике для изготовления активных элементов.The invention relates to laser substances based on organic dyes - Khromen-3 and polymethylmethacrylate and can find application in laser technology for the manufacture of active elements.

Известно лазерное вещество Хромен-3, растворенный в метаноле. Возбуждение активной среды осуществлялось в поперечной схеме лазером на красителе с ламповой накачкой. На данном веществе получена генерация в красном диапазоне спектра. (Маслов В.В. Двухполосная генерация бензопирановых красителей в красной области спектра / В.В. Маслов, В.М. Никитченко. // Журн. прикладной спектроскопии, 2006. - Т. 73. - №3. - С. 401-404).Known laser substance Khromen-3, dissolved in methanol. The active medium was excited in a transverse circuit by a dye laser with a tube pump. On this substance, lasing was obtained in the red spectrum. (Maslov VV Two-band generation of benzopyran dyes in the red spectral region / V.V. Maslov, V.M. Nikitchenko. // Journal of Applied Spectroscopy, 2006. - T. 73. - No. 3. - P. 401- 404).

Известно также лазерное вещество, содержащее Хромен-3 в твердотельной матрице на основе SiO₂. В данной работе предпринята попытка получения генерации в твердотельной матрице. Однако генерации получить не удалось. Изучены только спектрально-люминесцентные свойства (Silica matrices doped with red laser dyes. / I.M. Pritula [et all] // Funct. Mat., 2012 - V. 19. - №3. - P. 378-384).Also known is a laser substance containing Khromen-3 in a SiO ₂ -based solid-state matrix. In this paper, an attempt is made to obtain generation in a solid-state matrix. However, the generation could not be obtained. Only spectral-luminescent properties were studied (Silica matrices doped with red laser dyes. / IM Pritula [et all] // Funct. Mat., 2012 - V. 19. - No. 3. - P. 378-384).

Недостатком обоих аналогов является то, что были продемонстрированы возможности получения факта генерации в растворах и не получена генерация в твердотельных матрицах.The disadvantage of both analogues is that they demonstrated the possibility of obtaining the fact of generation in solutions and did not obtain generation in solid-state matrices.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является вещество, содержащее искомый краситель, внедренный в твердотельную матрицу на основе полиметилметакрилата (ПММА). В работе получена эффективная генерация Хромена-3 (КПД достигает 40-45%) в твердотельной матрице на основе полиметилметакрилата в поперечной схеме возбуждения второй гармоникой Nd³⁺: YAG-лазера с длиной волны излучения 532 нм (Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства органических люминофоров красного диапазона спектра. / А.К. Аймуханов [и др.] // Оптика атмосферы и океана, 2013. - Т. 26. - №10. - С. 871-876).The closest analogue to the claimed object is a substance containing the desired dye embedded in a solid-state matrix based on polymethylmethacrylate (PMMA). We obtained effective generation of Chromene-3 (efficiency reaches 40-45%) in a solid-state matrix based on polymethylmethacrylate in the transverse excitation scheme of the second harmonic of an Nd ³⁺ : YAG laser with a radiation wavelength of 532 nm (Spectral-luminescent and lasing properties of organic phosphors red spectrum. / A.K. Aymukhanov [et al.] // Optics of the atmosphere and ocean, 2013. - T. 26. - No. 10. - P. 871-876).

Недостатком вещества прототипа является недостаточная генерационная фотостабильность.The disadvantage of the substance of the prototype is the lack of photostability.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение - увеличение генерационной фотостабильности при высокой эффективности преобразования светового излучения (КПД).The technical result, the achievement of which the proposed solution is aimed at, is an increase in photostability with high conversion efficiency of light radiation (COP).

Это достигается тем, что лазерное вещество содержит: 3-диэтилоамин-7-имино-7H-хромен[3¹,2¹-3,4]пиридо[1,2-а]бензоимидозол-6-карбонитрил (далее Хромен 3); 1,3,5,7,9,11,13,15-окта(пропилметакрил)пентацикло[9.5.1.1^3,9.1^5,15.1^7,13]октасилоксан (далее POSS); полиметилметакрилат (далее ПММА) при следующем соотношении: Хромен-3 - 0,08%, POSS - 8%, ПММА - остальное.This is achieved by the fact that the laser substance contains: 3-diethylamine-7-imino-7H-chromene [3 ¹ , 2 ¹ -3,4] pyrido [1,2-a] benzoimidosole-6-carbonitrile (hereinafter Chromene 3); 1,3,5,7,9,11,13,15-octa (propylmethacryl) pentacyclo [9.5.1.1 ^3.9 .1 ^5.15 .1 ^7.13 ] octasiloxane (hereinafter POSS); polymethylmethacrylate (hereinafter PMMA) in the following ratio: Chrome-3 - 0.08%, POSS - 8%, PMMA - the rest.

Пример получения заявленного лазерного вещества состоит в следующем. В 2-х мл очищенного метилметакрилата растворяют 0,0008 г Хромена-3 и 0,32 г POSS. В 1,68 мл очищенного метилметакрилата растворяют 0,004 г азо(бисизобутиронитрила). Оба раствора сливают и тщательно перемешивают. Приготовленный раствор помещают в герметичную форму из полипропилена и полимеризуют в термостате при повышенной температуре (но не более 80 градусов C) в течение 14 дней. Затем формы разнимают и извлекают образцы.An example of obtaining the claimed laser substance is as follows. 0.0008 g of Chromene-3 and 0.32 g of POSS are dissolved in 2 ml of purified methyl methacrylate. 0.004 g of azo (bisisobutyronitrile) is dissolved in 1.68 ml of purified methyl methacrylate. Both solutions are drained and thoroughly mixed. The prepared solution is placed in a sealed form made of polypropylene and polymerized in a thermostat at an elevated temperature (but not more than 80 degrees C) for 14 days. Then the molds are removed and samples are taken.

Лазерные элементы изготавливались нами в виде усеченного по боковой поверхности цилиндра размером: диаметр 10 мм, длина 10 мм, толщина образца по секущей плоскости 7 мм.The laser elements were made by us in the form of a cylinder truncated along the lateral surface with a diameter of 10 mm, a length of 10 mm, and a sample thickness along the secant plane of 7 mm.

Далее проводилась ручная полировка торцов элемента и усеченной грани до чистоты 2,5.Next, manual polishing of the ends of the element and the truncated face to a purity of 2.5 was carried out.

Генерационная фотостабильность и эффективность преобразования полученных лазерных элементов исследовалась при возбуждении второй гармоникой неодимового лазера с длинной волны излучения 532 нм с энергией импульса до 30 мДж, длительностью 12 нс, в поперечной схеме накачки. Резонатор был образован наружной торцевой гранью лазерного элемента и плоским 100%-отражающим алюминиевым зеркалом. Опытным путем установлено, что при концентрации Хромена-3 в ПММА 5·10^-4 расходимость лазерного излучения меньше, чем при концентрации Хромена-3 в ПММА 1·10^-3.Lasing photostability and conversion efficiency of the obtained laser elements was studied upon excitation by a second harmonic of a neodymium laser with a emission wavelength of 532 nm with a pulse energy of up to 30 mJ, duration 12 ns, in the transverse pump pattern. The resonator was formed by the outer end face of the laser element and a flat 100% reflective aluminum mirror. It was experimentally established that at a concentration of Chromene-3 in PMMA 5 · 10 ^{-4, the} divergence of laser radiation is less than at a concentration of Chromene-3 in PMMA 1 · 10 ^-3 .

В таблице 1 и на рисунке 1 (зависимость КПД генерации от плотности мощности накачки) приведены результаты исследования генерационных характеристик вещества прототипа и предлагаемого образца.Table 1 and Figure 1 (dependence of the generation efficiency on the pump power density) show the results of a study of the generation characteristics of the prototype substance and the proposed sample.

Из таблицы следует, что предлагаемое лазерное вещество существенно превосходит вещество-прототип по генерационной фотостабильности при сохранении высокой эффективности преобразования (КПД).From the table it follows that the proposed laser substance significantly exceeds the substance of the prototype in generating photostability while maintaining high conversion efficiency (COP).

Claims

Laser substance containing 3-diethylamine-7-imino-7H-chromene [3 ¹ , 2 ¹ -3,4] pyrido [1,2-a] benzoimidazole-6-carbonitrile and polymethylmethacrylate, characterized in that it additionally contains 1 , 3,5,7,9,11,13,15-octa (propylmethacryl) pentacyclo [9.5.1.1 ^3.9 .1 ^5.15 .1 ^7.13 ] octasiloxane in the following ratio, wt. %:
3-diethylamine-7-imino-7H-chromene [3 ¹ , 2 ¹ -3,4] pyrido [1,2-a] benzoimidosole-6-carbonitrile - 0.08%,
1,3,5,7,9,11,13,15-octa (propylmethacryl) pentacyclo [9.5.1.1 ^3.9 .1 ^5.15 .1 ^7.13 ] octasiloxane - 8%,
polymethyl methacrylate - the rest.