梁料共掺固态激光介质制备和性能研究

论文摘要

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、时间分辨荧光光谱以及综合激光性能和光损伤测试等实验手段,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及其对材料的光谱学和激光性能的影响和调控规律,取得了一系列重要结论。基于光谱学性能测定和理论计算,研究阐明了无机基共掺染料体系中,不同染料间的相互作用、传能机理和敏化效应。发现在香豆素C440、 C500分别与p-oralage和p-red共掺,p567与p-red共掺的固态激光介质中,染料之间存在非辐射传能过程,使得能量受体的荧光强度获得大幅度增强。发光增强的程度或能量转移的效率、几率和速率与给体发射谱与受体吸收谱间的重叠程度以及给体、受体间的距离有关。确认了传能机理属于Forster类型的长程偶极子-偶极子能量转移机理。研究发现,在532nm的激光泵浦下,与香豆素C440和C500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、 C500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。与香豆素C440、 C500共掺的p-red、p567样品在连续辐照下的稳定性至少提高了三倍。研究了共掺染料对染料激光介质激光性能的影响。发现共掺染料激光介质在激光斜坡效率、可调谐范围、激光寿命方面都有较大提高。其中在355nm激光泵浦下固态介质中与香豆素C440、 C500共掺的p-red、p-orange染料的激光效率提高了一倍以上。C440、 p567和p-red三掺样品的调谐范围达到58nm,并覆盖了单掺样品不能覆盖或效率较低的波长范围。与C440和p567共掺的p-red染料的激光寿命提高了至少50%。

论文目录

• 第一章 无机基有机杂化固态染料激光介质的研究现状
• 1. 1 引言
• 1. 2 复合固态染料激光介质及其制备技术
• 1. 3 复合固态染料激光介质的光损伤及其光衰减机理
• 1. 4 光学活性物质间能量传递机理
• 1. 5 共掺染料改善激光性能
• 第二章 问题的提出
• 2. 1 问题的提出
• 2. 2 本文的工作与意义
• 第三章 实验方法
• 3. 1 研究方法确定依据
• 3. 2 无机基有机杂化固态染料激光介质的制备
• 3. 3 分析测试
• 第四章 无机基有机杂化体系中共掺染料间能量传递及对染料荧光性能的影响
• 4. 1 引言
• 4. 2 实验
• 4. 3 无机固态基质中C440、 C500和p-orange染料间能量传递
• 4. 4 无机固态基质中C440、 C500和p-red染料间的能量传递
• 4. 5 无机固态基质中p567和p-red染料间的能量传递
• 4. 6 无机固态基质中染料间能量传递的效率、几率和速率
• 4. 7 小结
• 第五章 激光染料共掺无机基有机复合固态染料的激光性能 40
• 5. 1 共掺染料对激光效率的影响
• 5. 2 混掺染料对激光可调谐范围的影响
• 5. 3 染料混掺对染料稳定性及激光寿命的影响
• 5. 4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文列表
• 致谢