Publication: Solid state dye lasers: scattering feedback and integrated devices
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Publication Date
2013-05-23
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
Solid state dye lasers (SSDL) provide low-cost gain media with tuneable and e-cient emission across the whole visible spectrum and beyond, which together with their processing and pumping exibility, makes them very attractive for the fabrication and development of cost-eective laser heads for biomedical applications or coherent light sources suitable for integration in optoelectronic, spectroscopic or sensing devices. One signicant challenge is to address the limited operational lifetime (photostability) of these devices due to dye photodegradation, to enable use of these sources in the aforementioned applications. In this thesis report, the problem of the optimization and characterization of both the eciency and photostability of SSDL as laser rods and colloidal suspensions, as well as thin lms (integrated devices) is tackled. Two dierent, but complementary, experimental approaches have been followed in order to achieve this goal: a \chemical" approach, consisting of choosing or synthesizing the most adequate host matrix for a given dye with the aim to improve the dye/host compatibility, and a \physical" approach, consisting of tailoring the emission properties of the active medium by means of optical scattering induced by structural modications at the nanoscale. The thesis report comprises theoretical, numerical and experimental results, with a clear prevalence of the later.
Los láseres de colorante en estado sólido (LCES) proporcionan emisión láser eciente y sintonizable a lo largo de todo el espectro visible siendo, ademas, economicamente ventajosos dada su exibilidad, simplicidad y escalabilidad de procesado. Dichas propiedades inducen a desarrollar y fabricar cabezales láser basados en LCES para aplicaciones biomédicas o fuentes de emisión coherente con el n de ser integradas en dispositivos optoelectrónicos, espectroscópicos o diagnósticos. El mayor reto para estos materiales reside en alargar su vida útil como dispositivos láser (fotoestabilidad), gravemente limitada por la fotodegradacion de los colorantes. En la presente Tesis Doctoral se aborda el problema de la caracterización y mejora de las propiedades laser de LCES en barras láser y dispersiones coloidales, así como en película delgada (dispositivos integrados). Con el n de alcanzar el objetivo marcado, se han seguido dos aproximaciones diferentes pero complementarias: una aproximacion \química", basada en elegir o sintetizar la matriz solida mas adecuada (en términos de compatibilidad química) para cada colorante estudiado, y una aproximación \física",basada en manipular las propiedades de emisión del material activo por medio de modificaciones estructurales a nivel nanométrico con el n de generar dispersion optica (scattering).Los resultados incluidos en la presente memoria de Tesis tienen caracter teorico, numerico y experimental, pero con una clara prevalencia de los ultimos.
Los láseres de colorante en estado sólido (LCES) proporcionan emisión láser eciente y sintonizable a lo largo de todo el espectro visible siendo, ademas, economicamente ventajosos dada su exibilidad, simplicidad y escalabilidad de procesado. Dichas propiedades inducen a desarrollar y fabricar cabezales láser basados en LCES para aplicaciones biomédicas o fuentes de emisión coherente con el n de ser integradas en dispositivos optoelectrónicos, espectroscópicos o diagnósticos. El mayor reto para estos materiales reside en alargar su vida útil como dispositivos láser (fotoestabilidad), gravemente limitada por la fotodegradacion de los colorantes. En la presente Tesis Doctoral se aborda el problema de la caracterización y mejora de las propiedades laser de LCES en barras láser y dispersiones coloidales, así como en película delgada (dispositivos integrados). Con el n de alcanzar el objetivo marcado, se han seguido dos aproximaciones diferentes pero complementarias: una aproximacion \química", basada en elegir o sintetizar la matriz solida mas adecuada (en términos de compatibilidad química) para cada colorante estudiado, y una aproximación \física",basada en manipular las propiedades de emisión del material activo por medio de modificaciones estructurales a nivel nanométrico con el n de generar dispersion optica (scattering).Los resultados incluidos en la presente memoria de Tesis tienen caracter teorico, numerico y experimental, pero con una clara prevalencia de los ultimos.
Description
Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Óptica, leída el 08-02-2013