可调谐染料激光器的优化方法

能够制成染料激光器的有机染料有很多种。它们的光谱特性由染料本身的物理、化学结构以及它们与溶剂的相互作用情况所决定。不同染料的吸收光和发射光的波长、宽度、强度及光谱结构不相同。同一种染料的吸收光和发射光波长、宽度、强度和光谱结构随溶液的溶剂、浓度、温度、激励光强和时间，染料盒的几何因素的不同而有很大变化。

从激发态的S1单重态S0向基态单重态的跃迁形成带宽较宽的激光发射。荧光寿命一般短达毫微秒量级。跃迁的概率很高。但通常S0和S1间，只有快速激励才能实现粒子数反转。一旦反转就会有很高的增益。荧光量子效率可接近于1。当使染料快速移动时，连续激励也能实现粒子数反转。不过，要求激励源有较高的功率。

染料的激发态三重态T对染料激光器有很大影响。最低的激发态三重态T1的寿命长为毫秒级。从S1到T1的跃迁使粒子在T1上积累起来，减少了从基态S0向S1的激励，对产生S1向S0的激光跃迁不利。而且T1的粒子向更高的三重态T2跃迁时将吸收激光辐射。给激光输出带来很大损耗。所以应尽可能减少T1态上的粒子数积累。办法有两种，一种用快速激励，使T1上未积累大量粒子之前就在S1和S0之间实现反转，产生激光。另一种办法是加一些所谓猝灭剂，减少T1态的寿命。

染料激光器调谐方式有如下几种：

①用衍射光栅代替谐振腔的反射镜，使腔的Q值只对某一波长较高。转动光栅就可改变谐振波长，实现调谐。

②腔内加色散棱镜或标准具，使某一频率容易振荡形成激光输出。

③改变染料的溶剂浓度，染料盒的长度、温度、腔损耗等也会改变激光器的输出波长。(www.xing528.com)

可调谐染料激光器的激励方式有脉冲激励和连续激励两种。脉冲激励有脉冲氙灯和脉冲激光器两种激光源。常用的激光器有氮分子激光器、红宝石激光器等。连续激励源用氩离子激光器等。激励光可沿染料激光器腔轴方向入射，称为纵向激励。激励光垂直与染料激光腔轴向方向入射，称为横向激励。染料激光器的调谐范围可以从紫外到红外。更换多种染料可以从340 mμm调谐到1200mμm。例如：

染料香豆素可调谐范围3 580～5 740Å；

罗丹明6G可调谐范围6 450～6 100Å；

甲酸紫可调谐范围6 450～7 050Å等等。

激光激励的染料激光器的能量转换效率较高，为10～50%。闪光灯激励的染料激光器的电能转换效率为0.1%～1%。脉冲激励的染料激光器已获得瓦级平均功率和兆瓦级峰值功率；连续工作的染料激光器的输出功率已达几十瓦。