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9 3染料激光器 染料激光器 是以某种有机染料溶解于一定溶剂 甲醉 乙醇或水等 中作为激活介质的激光器 突出优点 其输出激光波长可调谐 它不仅可直接获得从0 3一1 3微米光谱范围内连续可调谐的窄带高功率激光 而且还可以通过混频等技术得到从真空紫外到中红外的可调谐相干光 因此是目前在光谱学研究中用得最多的一种激光器 染料分子结构形式染料分子是一种含有共轭双键的复杂大分子有机化合物 若丹明6G的结构式如下图 染料分子的能级结构 染料分子按电子自旋状态可分为单态S和三重态T 染料分子的跃迁和激光光谱 染料分子吸收泵浦光能量后由基态S0跃迁到S1的某 振转能级后 在和溶剂分子频繁的碰撞中将能量传递给溶剂分子并跃迁至S1的最低振转能级 染料分子由此能级跃迁至S0的各振动能级时产生荧光 跃迁至S0的较高振转能级的染料分子通过无辐射跃迁过程返回S0的最低能级 因此 在S1的最低振转能级和S0的较高振转能级间极易形成集居数反转分布状态 由于S0和S1都是准连续带 吸收谱和荧光发射谱都是连续的 所以染料激光器有很宽的调谐范围 处于S1态的分子还可通过碰撞向T1态跃迁 这一道程称作系际文叉 但由于T1态的寿命较长 分子较易积聚在T1态 而T1 T2跃迁的吸收波长又恰好与S1 S0跃迁荧光波长重叠 这意味着T1态积聚的染料分子可吸收受激辐射光子而向T2态跃迁 因此染料分子在T1态集聚不利于激光运转 显然 只有在S1 So受激辐射产生的增益大于T1 T2跃迁造成的吸收损耗时 才能形成激光振荡 若S1态及T1态集居数密度分别为n2和nT S0态高振转能级 激光跃迁下能级 及T2态集居数为零 则形成激光的必要条件是 注意 系际交叉的消除方法1 加入少量三重态猝灭剂 以缩短T1态的寿命 2 提高泵浦光功率和泵浦速度 使分子在T1态积聚之前就完成激光振荡 染料激光器的特点 能连续 脉冲和长脉冲工作 优点 波长在大范围内可连续调谐 330 1850nm 可以产生极窄 fs量级 的光脉冲 缺点 稳定性差 应用领域 激光光谱学 同位素分离 激光医学等领域 能连续 脉冲和长脉冲工作 优点 波长在大范围内可连续调谐 330 1850nm 可以产生极窄 fs量级 的光脉冲 能连续 脉冲和长脉冲工作 优点 波长在大范围内可连续调谐 330 1850nm 可以产生极窄 fs量级 的光脉冲 能连续 脉冲和长脉冲工作
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