Kvant elektronikasının əsasları

2.9. Mürəkkəb üzvi birləşmələr əsasında lazerlər

Bir çox lazerlərdə fəal mühit kimi maye dielektriklərdən islifadə olunur. Belə mühitlər yüksək dərəcədə optik bircinsdir və fəal zərrəciklərin sıxlığı kifayət qədər böyükdür. Maye dielektriklər əsasında işləyən lazerin fəal mühitini ixtiyari ölçüdə və formada hazırlımıq mümkündür. Praktikada üzvi birləşmələr əsasında işləyən maye lazerlərindən geniş istifadə olunur. Mürəkkəb üzvi birləşmələrin məhlulları boyayıcı maddələr adlanır. Üzvi boyayıcı maddələr spektrin görünən hissəsində güclü udulma qabiliyyəti olan birləşmələrdir. Boyayıcı maddələr mürəkkəb üzvi molekullardan ibarət olduğuna görə şüalanma spektrinin eni ~1000sm^-1 –dən böyükdür. Bu səbəbə görə həmin fəal mühitlərdə lazerin generasiya tezliyini geniş intervalda dəyişdirmək müm-kündür. Bərk cisim və qaz lazerlərindən fərqli olaraq bu mühitlərdən ıstifadə olunan optik kvant generatorları dəyişən tezlikli lazerlər adlanır.

Şəkil 1-də mürəkkəb molekulun E₁ və E₂ enerji səviyyələri göstərilmişdir. Hər bir elektron enerji səviyyəsinin rəqsi və fırlanma səviyyələri vardır.

Mürəkkəb molekulların lüminessensiya spektri keçidləri nəticəsində baş verən çoxlu sayda xətlərdən ibarətdir.

Mürəkkəb molekullarda bu xətlər bir-biriini örtür və spektr kəsilməz olur. Mürəkkəb molekulların udulma və lüminessensiya spektrləri bir-birinə nəzərən sürüşmüşdür

Boyayıcı maddənin molekulunu optik usulla həyəcanlandırmaq olar. Enerjisi olan fotonun udulması nəticəsində molekul həyəcanlanaraq E₂ səviyyəsinin uyğun rəqsi enerji səviyyəsinə keçəcəkdir. Rəqsi enerji səviyyəsində qeyri-optik relaksasiya müddəti çox kiçik (~10^-12san) olduğuna görə molekul həyəcanlanmış səviyyənin ən aşağı hallarına keçir. Molekulun , keçidi isə ümumiyyətlə iki yolla spontan və yaxud məcburi şüalanma nəticəsində ola bilər. Şüalanma keçidi ilə E₁, əsas səviyyəsinə qayıdan molekulun qeyri-optik relaksasiyası baş verir.

Boyayıcı molekulun elektron səviyyələri iki sistemdən ibarətdir: sinqlet və triplet səviyyələri (şəkil 2). Sinqlet S₀→S₁,optik keçidləri spektrin görünən, bəzən də yaxın infraqırmızı və ya yaxın ultrabənövşəyi oblastına uyğun olur. S₁, sinqlet səviyyədə orta yaşama müddəti saniyədir. keçidləri nəticəsində fluoressensiya şüalanması yaranır. Həyəcanlanmış S₁, səviyyəsindən əsas S₀ səviyyəsinə molekulların qayıtmasının başqa yolları da mümkündür: 1) qeyri-optik keçidi: 2) , qeyri-optik keçidi və sonra da keçidi. Triplet T₁ enerji səviyyəsinin yaşama müddəti ~10^-4 ÷10^-6 saniyədir və ona görə də metastabildir. Boyayıcı molekulun və keçidlərinə uyğun udma zolaqları da vardır.

Mürəkkəb üzvi birləşmələr əsasında yaradılan lazerlerin həyəcanlanması S₀→S₁ keçidində optik usulla baş verir. Belə sistemlərin molekullarının xarakteristik cəhətləri onların həyəcanlanmış lazer səviyyəsinin metastabil olmaması və lüminessensiya zolağının enli olmasıdır. Həyəcanlanmış S₁ səviyyəsi metastabil deyil və həmin keçidin lüminessensiya zolağı yaqut lazerinin uyğun zolağından 100 dəfə enlidir.