Laser barwnikowy: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
Paweł Ziemian BOT (dyskusja | edycje)
m Dodaję nagłówek przed Szablon:Przypisy
WP:SK popr wstępu, wymaga dalszych zmian
Linia 1:
'''Laser barwnikowy''' to [[laser]] wykorzystujący [[Związki organiczne|organiczny]] [[barwnik]] jako [[ośrodek czynny]], zwykle w postaci [[ciecz|ciekłego]] [[roztwór|roztworu]]. W porównaniu do [[gaz]]owych i większości ośrodków wykorzystujących ciało stałe, barwnik może być wykorzystywany w znacznie większym zakresie [[Długość fali|długości fal]]. Szerokie pasmo pozwala na użycie ich w regulowanych i pulsacyjnych laserach. Co więcej, barwnikBarwnik może być zastąpiony jego innym typem w celu generacji światła innej długości przez ten sam laser, chociaż zwykle wymaga to wymiany części przyrządów optycznych w samym laserze.
 
Lasery barwnikowe zostały niezależnie wynalezione przez [[P. P. Sorokin]]a i [[F. P. Schäfer]]a (oraz współpracowników) w 1966.<ref>[[F. P. Schäfer]] (Ed.), ''Dye Lasers'' (Springer-Verlag, Berlin, 1990).</ref><ref>[[F. J. Duarte]] and L. W. Hillman (Eds.), ''Dye Laser Principles'' (Academic, New York, 1990).</ref>
 
Dodatkowo, obokObok zazwyczaj używanych ciekłych laserów barwnikowych, wykorzystuje się lasery o barwniku w stanie stałym (SSDL)., SSDL wykorzystująwykorzystujących organiczne matryce z domieszką barwnika jako [[ośrodek czynny|ośrodka czynnego]].
 
 
== Budowa ==
LaserOśrodek barwnikowyczynny zawieralasera organicznybarwnikowego barwnikzawiera rozpuszczonyroztwór worganicznego [[rozpuszczalnik]]ubarwnika, który może przepływać w komórce barwnikalasera lub być przenoszony drogą powietrzną przez dysze. Potrzebne jest źródło światła o dużej mocy w impulsie, aby w ośrodku laserującym uzyskać inwersję obsadzeń. Zwykle do tego celu wykorzystuje się szybkie rozładowaniebłysk [[Ksenonowa lampa błyskowa|lampy błyskowej]] lub zewnętrznego lasera. [[Zwierciadło|Zwierciadła]] są potrzebne do manipulacji światłem uzyskanym przez fluorescencję barwnika, które jest wzmacniane z każdym przejściem przez ośrodek czynny. Lustro końcowe odbija 80% światła, podczas gdy zazwyczaj pozostałe lustra odbija ponad 99%zewnętrzny wiązkilaser. Roztwór barwnika krąży w komórce z dużą prędkością, aby uniknąć absorpcji tripletów i aby zmniejszyć degradację barwnika. [[Pryzmat]] lub [[siatka dyfrakcyjna]] są zwykle montowane na ścieżce wiązki laserowej, aby umożliwić modyfikację wiązki.
 
Ponieważ ciekły ośrodek czynny lasera barwnikowego może przyjąć dowolny kształt, istnieje wiele różnych możliwych do zastosowania konfiguracji. [[Interferometr Fabry’ego-Perota]], który jest zwykle stosowany w laserach pompowanych lampą błyskową, składa się z dwóch zwierciadeł, które mogą być płaskie lub wklęsłe, zamontowanych równolegle do siebie, z wiązką laserową pomiędzy nimi. Komórka barwnika jest zwykle pompowana z boku, za pomocą jednej lub kilku lamp błyskowych działających obok komórki barwnika we wnęce interferometru. Interferometr jest zazwyczaj chłodzony wodą, w celu zapobieżenia przegrzaniu barwnika spowodowanego dużym natężeniem promieniowania podczerwonego pochodzącego z lamp. Lasery pompowane osiowo posiadają pierścieniową lampę błyskową, otaczającą komórkę barwnika, która charakteryzuje się niższą [[Indukcyjność|indukcyjnością]] dla krótszych błysków oraz zwiększoną efektywnością transferu. Koncentrycznie pompowane lasery składają się z pierścieniowej komórki barwnika, która otacza lampę błyskową dla jeszcze lepszej efektywności transferu, ale charakteryzują się niższym zyskiem z powodu dyfrakcji. Lasery pompowane błyskowo mogą być używane tylko do uzyskania wiązki pulsacyjnej.<ref>Design and Analysis of Flashlamp Systems for Pumping Organic Dye Lasers – J. F. Holzrichter and A. L. Schawlow. Annals of the New York Academy of Sciences</ref><ref>Simmer-Enhanced Flashlamp Pumped Dye Laser – T.K. Yee, B. Fan and T.K. Gustafson. Applied Optics – Vol. 18, No. 8</ref><ref>[http://members.misty.com/don/xeguide.html#eg General Xenon Flash and Strobe Design Guidelines<!-- Bot generated title -->]</ref>.
 
Do działania ciągłego wykorzystywany jest laser pierścieniowy, chociaż również konstrukcja z interferometrem Fabry’ego-Perota jest czasem wykorzystywana. W laserze pierścieniowym lustra lasera są umieszczone tak, aby umożliwić wiązce poruszanie się po okręgu. Komórka barwnika lub kuweta jest zwykle bardzo mała. Barwnik jest zwykle pompowany zewnętrznym laserem, przykładowo [[laser azotowy|laserem azotowym]], laserem ekscymerowym lub laserem neodymowym z podwojoną częstotliwością. Ciecz krąży z bardzo dużą prędkością, aby zapobiec absorpcji trypletów, która przerwałaby wiązkę<ref>[http://www.repairfaq.org/sam/lasercdy.htm Sam's Laser FAQ - Home-Built Dye Laser]</ref>. W przeciwieństwie do interferometrów Fabry’ego-Perota, laser pierścieniowy nie generuje [[fala stojąca|fal stojących]], które powodują straty energii w nieużywanych obszarach ośrodka pomiędzy grzbietami fali. Dzięki temu, laser osiąga większe wzmocnienie<ref>[http://www.rp-photonics.com/spatial_hole_burning.html Encyclopedia of Laser Physics and Technology - spatial hole burning, SHB, laser, single-frequency operation]</ref><ref>''Laser fundamentals'' by [[William T. Silfvast]] – Cambridge University Press 1996 Page 397-399</ref>.
Linia 41 ⟶ 40:
 
== Zastosowania ==
Lasery barwnikowe są bardzo wszechstronne. Oprócz ich ustalonej długości fali, oferują wysokie energie impulsów lub wysokie średnie moce. Udowodniono, że lasery pompowane błyskowo dostarczają kilkaset dżuli energii na impuls.<ref>[http://www.opticsjournal.com/hpdl.htm F. J. Duarte (Ed.), High Power Dye Lasers (Springer-Verlag, Berlin,1991).]</ref>.
 
Lasery barwnikowe wykorzystywane są w:
Linia 47 ⟶ 46:
* przemyśle produkcyjnym<ref>D. Klick, Industrial applications of dye lasers, in ''Dye Laser Principles'', F. J. Duarte and L. W. Hillman (Eds.)(Academic, New York, 1990) Chapter 8.</ref>,
* medycynie,
* spektroskopii.<ref>[[W. Demtröder]], ''Laser Spectroscopy'', 3rd Ed. (Springer, 2003).</ref>.
 
W medycynie laserowej, te lasery wykorzystywane są na kilku polach, m.in. dermatologii gdzie używa się ich do wyrównywania kolorytu skóry<ref>L. Goldman, Dye lasers in medicine, in ''Dye Laser Principles'' , F. J. Duarte and L. W. Hillman, Eds. (Academic, New York, 1990) Chapter 10.</ref><ref>A. Costela et al., Medical applications of dye lasers, in ''Tunable Laser Applications'', F. J. Duarte (Ed.), 2nd Ed. (CRC, New York, 2009) Chapter 8</ref>. Duży zakres możliwych do uzyskania długości fal pozwala na bliskie dopasowanie do linii absorpcyjnych niektórych cząstek, takich jak melanina lub hemoglobin, podczas gdy wąski zakres odchylenia długości fali pozwala zredukować możliwość uszkodzenia tkanek. Lasery barwnikowe używane są do leczenie blizn, usuwania kamieni nerkowych, oraz do leczenie naczyniaków płaskich i innych uszkodzeń naczyń krwionośnych. Mogą być dopasowane do szeregu różnych pigmentów w celu usuwania tatuaży jak również do wielu innych zastosowań<ref>''Tunable Laser Applications'' By Frank J. Duarte – CRC Press 2009 Page 227-235</ref>.