Вопросы по созданию лазера на Родамине.

Немного осциллограмм.
1: Модуляция неодимового лазера пассивным затвором с тау 29.5%.
2: Модуляция неодимового лазера пассивным затвором с тау 53%.
3: Оранжевое излучение перестраиваемого лазера на красителе Родамин 6Ж.
4: Жёлто-зелёное излучение перестраиваемого лазера на красителе Родамин 6Ж.
По 1-му: спустя 200 мкс после срабатывания лампы (и спустя 100 мкс, после прохождения его пика) возникает модулированное излучение лазера (зубец).
По 2-му: понятно, почему с данным затвором неэффективно качается краситель.
По 3-му и 4-му: чувствительность фотодиода выше в жёлто-зелёной области, чем в красно-оранжевой, поскольку его позиция, как и прочие параметры, кроме перестройки длины волны, не менялись. Интересно, что продолжительность импульса оранжевого излучения короче жёлто-зелёного.

 

Собрался тут запустить Кумарин 102.
Пока подбираюсь к нему, параллельно смотрю Родамин 6Ж и Сафранин Т.
Перешёл на новые кюветы. Те, что были ранее, меня не устраивали: они изготовлены методом спекания, что не даёт должной герметичности швов и, со временем (скажем за 2 недели), объём раствора мог уменьшиться в 2 раза, а прикосновение ко швам пачкало руки. Новые кюветы сделаны методом сплавления, т.о. они герметичны, раствор может храниться хоть месяцами, хоть, наверное, годами. Но с ними возник другой нюанс: одна кювета оказалась настолько идеальной, что выключала из резонатора дифракционную решётку! Т.е. слишком уж параллельны её стенки оказались. Долго не понимал, почему Сафранин Т не могу сделать перестраиваемым, а когда решил этот же раствор перелить в менее идеальную кювету - всё заработало. Надо будет заснять видео с Сафранином Т. У него свет перестраивается от жёлто-оранжевого к красному. В режиме сферхизлучения (2 года назад) только красную генерацию у него видел.
Вообще интересно с ними экспериментировать: например, без внешнего резонатора можно получить генерацию, но добавление дифракционной решётки резко повышает яркость и позволяет менять длину волны, т.е. лазер откликается на дополнительный внешний резонатор. Если же концентрация красителя превышает определённый предел, то отклик прекращается. Т.е. в первом случае стенки кюветы участвуют в генерации. Видимо, чтобы их совсем выключить из процесса, кювета должна быть хорошо "кривой". В итоге на успешный запуск перестраиваемого влиет и кювета и концентрация и расстояние от кюветы до цилиндрической линзы. Да, если, например, сдвинуть кювету и фокус излучения накачки станет более "острым" (энергичным), может прекратиться отклик на внешний резонатор и краситель перейдёт в режим сверхизлучения.
Ещё, что было мной подмечено: вынужденное излучение "живое", в отличие от спонтанного. Да, иногда их сложно отличить, т.к. спонтанное тоже хорошо собирается в пучок. Но оно не "играет", не "дышит", не имеет зернистости. Попадалась статья на Хабре про лазер на подшипниках, так там автор так и не понял была ли у него генерация.

 

Это же очевидно Ватсон! (с)
Спотаное имеет случайные фазы, а вынужденное синфазное!

 

Вот за что ещё люблю я эти лазеры - за наглядность. Наглядность квантовых, волновых явлений.

Попробовал снять перестройку Сафранина Т - камера в упор не передаёт изменение цвета. Всё же насколько хороши наши природные детекторы, что такое улавливают.

Кстати про детекторы: был у офтальмолога (для профосмотра делал тонометрию). Попал к тому же врачу, к которому 2 года назад обратился с повреждением сетчатки. Ей так любопытно было посмотреть глазное дно, что я даже согласился. Сказала, что картина намного лучше, чем та первая; сказала, что запомнила тогда её. Ну это и ОКТ тоже показало. Что до остроты зрения - почти 1. Почему почти? Цилиндр там 0.5 требуется (анатомическая особенность роговицы - астигматизм). Очки сказала, что не надо при таком маленьком цилиндре. Так что всё хорошо. Единственное, что осталось по сей день: если смотреть на горизонтальную линию правым глазом, линия выглядит немножко неровной.

Теперь про приборные детекторы. Какой лучше всего использовать фотодиод? У меня 256-й кажется. Читал сегодня как измеряют длительность фемтосекундных импульсов. Очень увлекательно. Я так понял, что там вся хитрость происходит в нелинейном кристалле после интерферометра. А метод называется автокорреляционная интерферометрия. Название-то какое.

 

Если вам нужно быстродействие, то присмотритесь к активным щупам к осциллографу . Обыкновенный пассивный щуп может сильно искажать сигнал, из-за относительно большой емкости, в сравнении с активным щупом, который практически не отбирает энергии.

 

Хорошо, спасибо! У меня к платке на которой смонтированы детали для фотодиодного режима работы припаяны провода от кабеля, противоложный конец которого припаян к ВЧ разъёму, вставляющемуся в осциллограф. На самой платке старался использовать минимум провода (ну, чтобы ничего не моталось/гнулось) чтобы снизить индуктивность.

 

Интересно, а лазер на красителе, можно запустить в непрерывном режиме?
Всего-то заменить в лазере накачки квантрон с импульсного, на DPSS непрерывный.
Например, типа такого

 

Тогда придётся обеспечивать динамику красителю (прокачивать). Оптимальная область накачки Родамина 6Ж: 458-514 нм. Середина это диапазона 486 нм. У меня есть полупроводниковый лазерный диод 488 нм. Правда его мощность всего 60 мВт. Красивый аргоновый цвет. Родамин 6Ж в его луче просто ослепительно сияет. Но генерации нет. Нужна прокачка и мощность побольше. Мне попадалась монография как для накачки Родамина 6Ж использовали мощные (кажется 2 Вт) полупроводниковые синие лазерные диоды. Всё получилось. По традиции Родамин 6Ж качают аргоновым лазером. А тут авторы перешли на светодиоды. С ними установка компактнее стала.
А вот что касается прокачки, я так понял, автор той статьи на Хабре (про лазер на подшипниках), как раз хотел использовать альтернативу прокачке - встряхивание красителя звуком, добавив в ёмкость к нему подшипников. Если бы это удалось - схема оказалась бы ещё компактнее. У меня есть интерес с этим попозже повозиться.

 

А если сделать сборку из десятка подобных диодов на 488 нм?
Генерирующее лазерное волокно качают множеством суммированных потоков от большого количества лазерных диодов накачки.
Кстати, а надо-ли сводить в одну точку лучи диодов накачки лазера на красителе?
Может достаточно их распределить равномерно по сторонам кюветы, кроме сторон резонатора.

 

Да, авторы использовали 2 диода по 2 Вт. Направляли в одну точку.

Интересная, кстати, идея. Но, думаю без прокачки (а надо около 10 л/мин) не обойтись.

 

Всё можно запустить в непрерывном режиме (кроме лазеров на самоограничивающихся переходах, наверное), если хватит мощности накачки, получится успевать восстанавливать основной уровень и сумеете не допустить разрушения материала. У красителей время жизни уровня очень мало. Это означает большую мощность непрерывной накачки. С такой мощностью накачки ваш краситель разложится и испарится моментально. Так что, моё мнение - нет.

А это что за фотодиод?

А в каком импульсе? И какая была мощность импульса?

 

Красительники с лазерной накачкой (аргонником и тп) в непрерыве работают.

 

Если измеряете импульсы до наносекунд, то фотодиод надо с маленькой активной площадью, ФД -256 как раз такой. Фотоприемник и усилитель фототока располагаются на одной плате близо друг к другу. Цеплять щуп даже активный непосредственнь к фотоприемнику потеря скороти и чувствительности. В настоящее время для усиления сигнала фдиспользуется режим короткого замыкания, можно с небольшим смещением ФД, для уменьшения его емкости. Операционный уилитель, выбираете их временных параметров импульса. Я использую LMH6626, на первой ОУ усилитель ток и затем вторая ступень усилитель по переменносму току или буфер ( повторитель). На сайте Texas Instr. есть рекомендации по топологии усилителя на ВЧ.

Это не сработает , движение жидкости в звуке очень слабое. Для непрерывной работы надо прокачку с очень высокой скоростью, что само по себе проблема, поэтому в реальност только импульсный режим.

Что за лазер? Давно хочу DPSS...

 

Да, действительно, сфокусировав в 10-30 мкм получается большая плотность мощности накачки, а раз зона мелкая, то при быстрой прокачке краситель не разрушается:

 

Интересно, а какая мощность в пучке? Здесь есть по райней мере два конкурирующих процесса. Первое нагрев красителя и второй преобразоваие фотонов накачки в излучение на другой длине волны. Видимо эффективность перекачки в излучение процесс более быстрый и более эффективный чем нагрев.
1 МВт очень большая мощность, все дело видио в поглощении и как это поглощение скидывается в излучение или нагрев. Нагрев довольно медленный процесс и в непрерыве жидкость даже при слабом поглощении при мегаватте просто закипает очень быстро

 

Их много продают на Ebay


Здесь описание: http://www.sintecoptronics.com/catalog/DiodeLaser.pdf

 

"А в каком импульсе? И какая была мощность импульса?", да, всё верно, лазерные диоды работали в импульсном режиме (не непрерыв). Давно статью читал, забыл. По этой ссылке можно скачать автореферат:
https://www.dissercat.com/content/l...lnogo-diapazona-s-poluprovodnikovoi-nakachkoi
"А это что за фотодиод?", https://www.chipdip.ru/product/fd256

 

Попробовал запустить Кумарин 102. Ужас. Начиная с того, что забыл нюансы по получению 3-й гармоники. Сперва никак не мог её получить. Потом решал вопрос как повысить её выход. Остановился на внутрирезонаторном способе её получения. Т.е. кристаллы KTP и DKDP находятся между зеркалами отражающими 1064 и 532 нм. Т.е. энергия покидает резонатор только через 355 нм. Наилучший выход 3-й гармоники.
Когда пробовал внерезонаторный способ получения 3-й гармоники, наблюдал интересный эффект: стоило убрать стекло УФС-1, как 532 нм и 1064 нм тут же тушили генерацию красителя.
Цвета генерации красивые у Кумарина 102: от зеленовато-голубого через голубой (аргоновый) к почти сине-фиолетовому.
4-й гармоникой качать Кумарин менее эффективно.
Завтра буду шлифовать схему. Ещё с концентрациями поиграюсь. Написано, что оптимальная 1 ммоль/л. Я пробовал 2 ммоль/л - мне показалось, что она не хуже, а даже получше. Надо будет 4 ммоль/л попробовать. Главное, чтобы он при этом не перешёл в сверхизлучение и мог перестраиваться. Блин, дифракционную решётку попортил. Да фиг с ней, говно китайское. Всё, пора спать.

 

Было бы неплохо фото генерации

 

Да, я попробую снять попозже видео. А фото может и сегодня сделаю.