Жидкостный лазер

ЖИДКОСТНЫЙ ЛАЗЕР, лазер, в котором активной средой является жидкость. Первые жидкостные лазеры появились в 1960-х годах. Практическое применение имеют два типа жидкостных лазеров, существенно различающиеся по свойствам излучения.

В жидкостных лазерах на красителях используются переходы в спектрах органических молекул. Их широкие электронно-колебательные полосы обеспечивают возможность непрерывной перестройки длины волны λ излучения. При смене красителей жидкостные лазеры могут генерировать излучение в диапазоне 300-1300 нм в непрерывном и в импульсном режимах (смотри Лазер на красителях).

В жидкостных лазерах другого типа используются переходы в спектрах ионов редкоземельных элементов (РЗЭ). Лазеры, в которых активный ион находится в окружении органических молекул из класса хелатов, практического применения не нашли. В существующих жидкостных лазерах на неорганических жидкостях ионы РЗЭ (главным образом Nd³⁺) входят в состав жидкого люминофора, представляющего собой смесь оксихлорида (РОСl₃, SOCl₂, SeOCl₂) с кислотой Льюиса (SnCl₄, ZrCl₄ и др.). Их возбуждение производят ксеноновыми лампами. Такие жидкостные лазеры работают в импульсном и непрерывном режимах. По удельной мощности и энергии они превосходят твердотельный лазер, т.к. при той же концентрации активных ионов допускают эффективное охлаждение активного вещества путём его прокачки через рабочую кювету в резонаторе и теплообменник.

Свойства жидкостных лазеров с ионами Nd³⁺ являются промежуточными между свойствами твердотельных неодимовых лазеров на стекле и на кристаллах. Особенности этих жидкостных лазеров определяются свойствами ионов Nd³⁺, работающих по четырёхуровневой схеме. Ионы Nd³⁺ при накачке из основного состояния (уровень ⁴I_9/2) в их интенсивные полосы поглощения (в областях длин волн 0,58; 0,74; 0,8 и 0,9 мкм) быстро переходят на метастабильный уровень ⁴F_3/2 вследствие безызлучательной релаксации. Большие времена жизни метастабильных уровней Nd³⁺ позволяют достичь порога генерации. Генерация обычно происходит при переходах с уровня ⁴F_3/2 на уровень ⁴ I_11/2 с энергией примерно на 2000 см^-1 большей энергии основного уровня и поэтому практически не населённый, что обеспечивает малый порог генерации и относительно большие эффективности преобразования (3-5%). Энергия генерации ≥1 кДж, мощность в непрерывном режиме и в режиме повторяющихся импульсов > 1 кВт.

Жидкостные  лазеры применяются в лазерной технологии, медицине, для накачки других лазеров и т.п. Основной недостаток жидкостных лазеров - относительно малая направленность излучения (большая расходимость). Этот недостаток устраняют, применяя активную коррекцию или методы обращения волнового фронта.

Лит.: Лазеры на красителях / Под редакцией Ф. П. Шеффера и др. М., 1976; Справочник по лазерам / Под редакцией А. М. Прохорова. М., 1978. Т. 1. Гл. 17; Аникиев Ю. Г., Жаботинский М. Е., Кравченко В. Б. Лазеры на неорганических жидкостях. М., 1986.