В жидкостных лазерах роль активной среды играют органические
красители, растворенные в воде, глицерине или спирте. Иногда в качестве
активной среды используют растворы неорганических соединений
редкоземельных элементов, например, солей неодима в неорганических
жидкостях. Исследования показали, что концентрация рабочих атомов в
жидкой среде не намного меньше, чем в твердом теле, а однородность
больше. Кроме того, получить жидкую активную среду большого объема
значительно проще, чем, к примеру, изготовить стержни для твердотельных
лазеров.
Органические красители представляют собой большие и сложные молекулярные
системы. Они, как правило, имеют полосу поглощения в ультрафиолетовой
или видимой области спектра и при возбуждении светом с соответствующей
длиной волны излучают интенсивные широкополосные спектры.
Конструктивно жидкостный лазер выполняют в виде замкнутой кюветы, внутри
которой циркулирует жидкость. Одно колено кюветы помещают в резонатор, а
другое - в теплообменник. Источником накачки в жидкостных лазерах, как
правило, являются азотный, аргоновый лазеры и др. Состав жидкости
необходимо обновлять каждые 1...2 мес, так как красители при оптической
накачке со временем разлагаются. Это одно из неудобств в работе с
жидкостными лазерами.
Кроме того, в процессе работы жидкость нагревается неравномерно по
всему объему, и в связи с этим показатель преломления становится
неоднородным. Это приводит к образованию так называемых термических
линз, которые не только препятствуют возникновению генерации, но и
увеличивают расходимость генерируемого излучения.
Работают жидкостные лазеры как в импульсном, так и в непрерывном режиме.
В импульсном режиме активную среду возбуждают импульсными лазерами,
например азотными. Для этого свет от источника возбуждения направляют
перпендикулярно оси резонатора (рис. 14, а). Происходит преобразование
энергии оптической накачки в энергию генерации. Так, например, энергия
ультрафиолетового излучения азотного лазера преобразуется в энергию
видимого света. В непрерывном режиме работы для накачки активной среды
используют непрерывный лазер, например аргоновый. В отличие от им-
пульсного лазера раствор красителя в нем облучают вдоль оси резонатора
(рис. 14, б). Коэффициент преобразования очень высок, достигает 50 %.
Встает вопрос: в чем смысл такого преобразования? Дело в том, что ширина
полосы излучения жидкостного лазера достаточно велика - 0,1...0,4 мкм.
Поэтому, используя селектор, можно в пределах этой полосы плавно
перестраивать лазер с одной длины волны на другую. Роль селектора обычно
выполняет дифракционная решетка, которую устанавливают вместо одного из
зеркал резонатора либо дисперсионная призма. Спектральный диапазон
излучения жидкостных лазеров зависит от типа красителя. Так, лазер на
полиметиновом красителе генерирует свет в области 0,7...1 мкм, а на
ксантеновом -0,5...0,7 мкм; кумариновые красители дают спектр от 0,4 до
0,5 мкм, а сцинтилляторные - в ультрафиолетовой области (менее 0,4 мкм).
Мощность лазеров на красителях в непрерывном режиме излучения достигает
100 Вт.
Жидкостные лазеры применяют, когда требуется проводить перестройку
волны, например, в спектроскопии, в фотохимии.
Как видим, свойства лазеров чрезвычайно разнообразны, различна у них
мощность, длина волны излучения, не одинаковы их размеры. Одни излучают
непрерывный свет, другие - импульсы. Естественно, и области их
использования самые разнообразные.
