4.3.2 Продольный способ накачки

В лазерах на красителях с лазерной накачкой целесообразнее использовать именно продольную систему накачки (рис.85,а). при такой схеме луч возбуждающего лазера проходит через одно из зеркал резонатора лазера на красителе. Для большего эффекта на него наносится многослойное диэлектрическое покрытие с низким коэффициентом отражения на длине волны генерации лазера на красителе.

Концентрация и толщина слоя раствора должны быть подобраны так, чтобы возбуждающая мощность была приблизительно одинаковой по всему объему кюветы. Это приводит к существенно меньшей расходимости луча. Если размеры кюветы значительно меньше длины резонатора, возбуждающий лазерный луч может проходить сбоку от зеркала лазера (рис. 85, б). Это позволяет обойтись без системы специальных зеркал, которые должны выдерживать мощность возбуждающего лазера.

Другое преимущество продольной системы накачки состоит в возможности использования чрезвычайно малой толщины раствора красителя. В литературе описан лазер на красителе, состоящий из двух зеркал, разделенных зазором шириной от 100 до 5 мкм. Зеркала находились в прямом контакте с раствором красителя. Пропускание зеркал на длине волны возбуждающего рубинового лазера составляло 80%, отражение по всей области излучения лазера на красителе- 96%. Для раствора 3,3'-диэтилтиатрикарбоцианинбромида (или другого аниона) с концентрацией при зазоре 5 мкм наблюдаемый порог составлял 350 кВт в то время как рассчитанное значение равнялось 120 кВт . Расхождение приблизительно такое же, как в рассмотренном выше случае поперечной накачки для раствора с концентрацией . Ошибка расчета связана главным образом с пренебрежением триплетными потерями. Тот факт, что в лазере на красителе можно получить генерацию излучения при толщине слоя всего 5 мкм, указывает на чрезвычайно высокое усиление в растворе красителя. В этом эксперименте бьшо получено усилие, равное 1,02 на длине 5 мкм, откуда коэффициент усиления G = 170 дБ .

Продольный способ накачки наиболее часто используется в ЛК, накачиваемых второй гармоникой излучения лазера на АИГ (хотя и здесь широко используется поперечный способ накачки). Так как в поперечном сечении пучок излучения лазера на АИГ имеет круглую форму, то в ЛК с продольным способом накачки выходное излучение имеет хорошую поперечную структуру и расходимость, близкую к дифракционной, что очень важно для повышения эффективности нелинейно-оптического преобразования.

Если частота повторения импульсов накачки превышает 1 импульс в минуту, то нагревание, возникающее в результате безызлучательных переходов в молекулах красителя и переноса энергии к растворителю, может привести к образованию в растворе слоев с разными показателями преломления, что вызывает уменьшение выходной мощности лазера на красителе. Поэтому желательно использовать проточную систему, чтобы перед каждым импульсом накачки кювета заполнялась свежим раствором. Очевидно, в такой системе решается и проблема фотохимической неустойчивости. Впрочем, в лазерах на красителях с лазерной накачкой она возникает сравнительно редко и актуальна только для некоторых очень неустойчивых инфракрасных сенсибилизирующих красителей.