Лазерный эффект в органических молекулах

При поглощении света органическими молекулами образуются синглетные и триплетные возбужденные состояния, имеющие спектр поглощения, отличный от спектра основного состояния. В жидких матрицах время релаксации возбужденных Т- и 5-состояний лимитируется диффузией тушащих примесей, которыми являются кислород и другие вещества. Возбужденные молекулы тушатся и при столкновении между собой. Время релаксации возбужденных 5-состояний в чистых обезгаженных растворах сравнимо со временем релаксации изолированных молекул, и фотохромизм за счет 1— -поглощения может наблюдаться при лазерном возбуждении [2—4]. В случае 7-состояния время релаксации не превышает 10 — 10 с и фотохромный эффект может наблюдаться при импульсном возбуждении с /имп > 10 с. [c.193]

Вообще говоря, для лазерной накачки в МОС могут быть использованы как полосы поглощения, присущие органической части молекулы, так и переходы внутри электронной оболочки металла. Основным необходимым требованием к спектру поглощения МОС остается отсутствие полос поглощения в области линий эмиссии металла. В противном случае не удается получить коэффициент усиления, достаточный для создания инверсной заселенности рабочих уровней и для получения лазерного эффекта. [c.28]

Тем не менее, можно полагать, что циклопентадиенильные производные лантанидов, представляющие хорошо растворимые в органических растворителях МОС, являются наиболее перспективными комплексами для получения лазерного эффекта. Тем более, что поглощение самих Ср-лигандов расположено в УФ-области, далекой от спектральных областей эмиссии лантанидов, и не может быть помехой в получении хороших коэффициентов усиления. Возможность введения донорных молекул, таких, как изонитрилы, позволяет варьировать спектр поглощения органической части комплекса и удобна для выбора лазерного активного материала. Растворимость таких комплексов в инертных, неполярных растворителях и возможность подбора заместителей, с одной стороны, представляют удобство для работы, а с другой стороны, предохраняют вещества от фотохимических превращений при интенсивных облучениях, которые в случае активных и полярных растворителей почти всегда влекут за собой химические реакции распада или замещения лигандов. Замена атомов водорода в Ср-кольцах на фтор или метильные группы должна привести к уменьшению безызлучательных потерь. [c.52]

Все разработанные до сих пор лазеры действуют либо в инфракрасной области, либо в красной области видимого спектра. Рубин, например, генерирует когерентное излучение при 6943 А. Не изготовлено еще ни одного лазера, работающего при более коротких длинах волн в видимой или ультрафиолетовой областях спектра. Заманчивой представляется возможность использования для создания лазеров фосфоресценции или флуоресценции органических молекул. Имея в своем распоряжении огромное множество органических молекул, можно затем сконструировать лазерные источники света для любой выбранной длины волны, просто подбирая подходящую молекулу. Тонкая настройка может быть осуществлена выбором групп заместителей. В лаборатории автора начиная с 1960 г. были выполнены исследования органических материалов, пригодных для использования в качестве лазерных сред. В то же время было выдвинуто предложение попробовать осуществить лазерный эффект при использовании синглетных и триплетных состояний ароматических молекул [208]. Еще в 1954 г. Портер и Виндзор [167] сообщили о получении 20% конверсии молекул в низшее триплетное состояние при импульсном фотолизе растворов антрацена. Позднее было обнаружено уменьшение нормальной заселенности основного состояния более чем на 50% у других молекул, таких, как коронен, 1,2 5,6-дибензантрацен, тетрацен и пентацен [168, 207]. Учитывая, что энергия вспышки составляла только несколько сотен джоулей, первое требование работы лазера, а именно инверсная заселенность, выполнялось очень легко в случае триплетных состояний ароматических углеводородов. В то время, конечно, не были изобретены ни лазеры, ни мазеры, и потенциальное значение достижения инверсной заселенности у каких-либо молекул не было оценено должным образом. [c.134]

Другими исследователями также была рассмотрена возможность вынужденного испускания излучения органическими молекулами. Высказывалась мысль о целесообразности исследования ароматических углеводородов в кристаллическом виде на наличие лазерного эффекта [59]. Однако существуют два основных возражения против этого предложения. Во-первых, вследствие исключительно высокой оптической плотности вещества в кристаллическом состоянии возбуждающий свет сможет проникнуть в кристалл только на очень небольшое расстояние. Во-вторых, как уже отмечалось ранее в этой главе, за исключением очень низких температур, фосфоресценция редко наблюдается в случае чистых кристаллов вместо этого триплетное состояние эффективно дезактивируется безызлучательным путем. С этой точки зрения, значительно более подходящими характеристиками обладают такие разбавленные системы, как примесные кристаллы или растворы в твердых органических стеклах. Системы последнего типа подвергаются в настоящее время усиленному изучению рядом исследовательских групп, включая и нашу. До сих пор положительных результатов [c.134]

Оценка потенциальной возможности использования органических молекул для лазеров с теоретической точки зрения сделана автором настоящей работы [209]. В случае молекул с долгоживущими (несколько секунд) триплетными состояниями, таких, как нафталин, фенантрен, хризен и т. п., в твердой среде сравнительно легко добиться достаточного уменьшения заселенности основного уровня, чтобы достичь инверсии. Однако вследствие очень малой силы осциллятора для перехода с фосфоресценцией ( -10 ) требуются либо очень длинные пути (10 м или больше), либо высокая концентрация, чтобы обеспечить достаточное усиление при каждом прохождении луча, возмещающее потери на отражение на концевых зеркалах. Существует возможность использования этих систем для устройства лазеров с четырьмя уровнями. Другими словами, можно добиться вынужденного испускания при переходе на возбужденный колебательный уровень основного состояния. Заселенность таких возбужденных уровней, особенно при низких температурах, практически равна нулю. Исчезает необходимость уменьшения заселенности основного состояния более чем на 50%, Совершенно незначительное число молекул, находящихся в триплетном состоянии, позволяет удовлетворить требование инверсной заселенности по отношению к почти не занятому нижнему состоянию. Однако необходимо также удовлетворить и другое требование для работы лазера — усиление, превосходящее потери на концах. Мы приходим к выводу, что все еще могут оказаться необходимыми очень большие длины путей пучка. Учитывая все эти данные, мы приходим к выводу, что для экспериментальной проверки наличия возможного лазерного эффекта с использованием молекулярной люминесценции время жизни последней должно находиться в пределах от 10 до [c.135]

Лазерный эффект в органических молекулах [c.142]

Работы по применению лазера в качестве источника воз-буждрния света открывают дополнительную возможность получения еще более узких линий излучения органических молекул 1515]. При лазерном возбуждении в области О—О-лерехода ряда веществ в спектре флуоресцетции при низкой температуре возникают очень узкие линии. При этом т уменьшается до 10 " с. Этот эффект наблюдается как в кристаллических, так и в стеклообразных средах. [c.237]

Проведенный Б. И. Степановым и А. Н. Рубиновым [1] теоретический анализ люминесцентных характеристик сложных молекул показал, что почти все люминесцирующие вещества обнаруживают лазерный эффект, если интенсивность оптической накачкп достаточно велика ы ее частота находится вблизи частот максимального поглощения данного органического соединения. [c.219]

Дополнительные важные факторы при оценке применимости органических молекул для лазеров — полный квантовый выход люминесценции по отношению к процессу возбуждения и ширина спектральных полос. Ясно, что квантовый выход должен быть возможно большим. Поэтому молекулы с низшими состояниями типа (п, я), такие, как бензофенон, представляются особенно подходящими, так как эффективность перехода в низшее триплетное состояние у них приближается к 100%. Что касается ширины полос испускания, то желательно, чтобы они были возможно уже, ибо важна не величина полного числа /-перехода, а его производная по частоте dfldv. Лазерный эффект наиболее вероятен в максимуме полосы испускания. [c.136]