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基于能量传递的固态染料激光介质及其性能研究

戎华  
【摘要】:无机-有机复合固态光功能材料及相关器件研究是当今材料和信息科学研究的一个新领域。本文应用紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)、稳态荧光光谱、综合激光性能和Z-扫描等实验手段,研究了染料共掺固态激光介质的制备,不同染料分子间的传能与敏化作用对材料的激光性能的影响和调控规律以及染料分子的双光子吸收性能,取得了一系列重要结论。 研究发现,在532nm的激光泵浦下,与香豆素C440共掺的p567和p-red染料的荧光强度仍有提高。其机理为p567和p-red的三重态向基态的C440染料分子传能,后者被激发后向p567和p-red的能量传递,从而有效的淬灭了染料的三重态,这将能够大幅度提高激光介质的发光强度和光稳定性。 应用自行研制的一系列激光谐振腔装置,表征了新型染料p-red、p567和不同浓度的香豆素染料C440、C460、C503、C540A共掺在VTES、MTES凝胶玻璃中的激光性能,得到了它们的最佳配比浓度。研究发现,这四种香豆素染料与p-red共掺都使得p-red的激光效率有很大程度的提高,当C540A:p-red(5:1)时,最高提高了112.3%,且p-red的激光阈值都有明显减小,峰位有明显蓝移。而与p567共掺,激光效率的提高的幅度比较小,激光阈值和峰位都无明显的变化。共掺后,p-red、p567的可调谐范围有了明显的拓展,覆盖了单掺样品不能覆盖的波长范围,能量转化效率有了明显提高。 研究了在1064nm的激光泵浦下,p567、p-orange、p-red的双光子吸收性能,计算得到了它们的双光子吸收系数和吸收截面。得到了双光子吸收的荧光强度和入射光的能量密度平方成正比。研究了通过具有大双光子吸收系数染料TPAI传能给p-orange、p-red,提高其输出光强度的可行性,其中TPAI与p-red共掺使得p-red的荧光强度提高了30%。


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