Глава V. Лазеры на жидких веществах

§ 14. Исследование жидкостей в качестве рабочих веществ для лазеров

Хотя первые успехи в области создания лазеров, были достигнуты с применением твердых и газообразных веществ, однако оказалось, что и жидкости обладают рядом особенностей, интересных с точки зрения их использования для лазеров. До сих пор в достаточной степени не подчеркивалось, что для лазеров, в которых основную роль играют уровни ионов, введенных в твердое вещество, необходимы монокристаллы, совершенно свободные от дефектов. Кристаллические дефекты вызывают рассеяние, которое может^ уничтожить когерентное усиление света или по крайней мере помешать ему. Кристаллы должны быть правильно обработаны, хорошо отполированы, и особое внимание должно быть обращено на ориентацию кристаллических осей.

Жидкости и газы почти полностью освобождают нас от проблем, связанных с выращиванием монокристаллов и их обработкой. С жидкостями можно получать значительные концентрации активных центров в рабочем объеме и большие образцы требуемых размеров. Решение проблемы охлаждения существенно облегчается возможностью обеспечения циркуляции рабочей жидкости. Контейнер с жидкостью может иметь входное и выходное отверстия, которые обеспечат циркуляцию жидкости между лазером и холодильником. Исследование жидких веществ предназначаемых для лазеров, упрощается тем, что в известных пределах состав жидкостей легко и быстро изменяется.

Некоторые редкоземельные ионы сохраняют свою флуоресценцию в растворах и потому являются подходящими веществами для использования в лазерах. Сюда относятся органические и металлоорганические соединения, особенно келаты. В келатах центральный ион металла окружен рядом органических групп. Органическая группа может поглощать энергию в широкой полосе и передавать ее иону металла. Эта передача возбуждения от одной органической группы к другой представляет собой довольно известное явление. В ряде лабораторий проводится работа по использованию этого явления для создания лазера на основе жидкостей^*.

^* (В работе [102] сообщается о том, что получена генерация в замороженном растворе бензоилацетоната Eu в спирте.- Прим. ред.)

Морентц, Уайт и Райт [63] сообщили о том, что ими получено вынужденное излучение при передаче возбуждения от бензофенона нафталину. Строго говоря, это явление наблюдалось не в жидкости; органические вещества были введены в стеклянную матрицу, которая в свою очередь помещалась между зеркалами резонатора. Возбуждение производилось светом ртути (3650 Å), вынужденное излучение наблюдалось как в бензофеноне, так и в нафталине. Более важно то, что имела место передача возбуждения с триплетного уровня бензофенона на триплетный уровень нафталина, и наблюдаемое возбужденное излучение нафталина (4700 Å) было как раз результатом этой передачи возбуждения. Значение этого эксперимента, помимо практического осуществления лазера на основе жидких веществ, заключается в том, что он указал направление исследований способов передачи энергии возбуждения, которые обеспечивают получение вынужденного излучения в жидкостях.^*

^* (Результаты этой работы в дальнейшем не подтвердились.- Прим. ред.)