[实用新型]一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器

说明书

本实用新型提出了一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器，由激光泵浦源、光学系统和染料激光谐振腔组成，激光光源为Nd：YAG固体激光器，泵浦源发出的光经过倍频晶体照射到由半波片和偏振片构成的能量调节系统上，第一全反镜和第二全反镜为相同的激光二向色镜，将1064nm的泵浦光透射出去，532nm的倍频光则反射回来作为染料激光谐振腔的直接泵浦光，聚焦透镜与小孔光阑作为入射泵浦光的整形系统，染料激光谐振腔包括平面二向色镜、装有尼罗红溶液的石英比色皿以及输出耦合镜，平面二向色镜位于小孔光阑后方10mm，石英比色皿位于平面二向色镜后方15mm，距离后方的输出耦合镜10mm。在生物化学检测、激光化学、激光光谱技术等领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种染料激光器，具体为一种用于酸性检测的尼罗红的染料激光器。

背景技术

激光问世50多年来，由于其相干性好，方向性好，亮度高等优点，已经广泛应用于激光通信、光谱学、光学成像、生物化学检测等领域。近年来，有机染料激光器以其结构简单、操作方便、材料多样、宽荧光谱等优点，引起了众多学者和科学家的关注和研究。在染料激光器的研究中，可作为激光增益介质的染料是研究的热点之一。有机染料能否作为激光增益介质取决于其能级结构和化学性质。目前最常用的激光染料有香豆素、黄嘌呤、吡咯烷酮等，这些染料具有较高的荧光发光强度，是获得激光增益的必要条件之一。

近年来，用于传感或检测的光学系统正在越来越受到大众的青睐，其中针对酸雨的检测是科学家们关注的重点之一。酸雨是一种危险的全球范围的污染物，其危害性是不言而喻的。科学家们对于实时检测酸雨中的硫酸或者硝酸含量，具有极大的研究热情。目前使用最广泛的是酸性指示剂，它具有轻便、便携的优点。然而这种酸性指示剂易受烟雾、丙酮、汽油等其他干扰物的影响，检测结果不准确。此外这种酸性指示剂的原理是基于荧光检测的，光谱范围较宽，检测结果灵敏度不高。

尼罗红是作为一种苯并噁嗪族的激光染料，具有极好的溶剂化显色特性，即在大量有机溶剂和疏水性脂质中荧光强度高，然而在水中或机型较低的溶剂中，荧光完全淬灭。这种良好的溶剂化显色特性意味着尼罗红可以作为荧光疏水探针，广泛应用在各种光化学检测场合。

实用新型内容

本实用新型的目的是采用一种新型的激光染料——尼罗红，设计出一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器。

本实用新型采用的技术方案为：一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器，包括激光泵浦源、光学系统和染料激光谐振腔。其中激光光源1为Nd：YAG固体激光器，泵浦源发出的光经过倍频晶体2照射到由半波片3和偏振片4构成的能量调节系统上。第一全反镜5和第二全反镜6为相同的激光二向色镜，将1064nm的泵浦光透射出去，532nm的倍频光则反射回来作为染料激光谐振腔的直接泵浦光。聚焦透镜7与小孔光阑8作为入射泵浦光的整形系统。染料激光谐振腔包括平面二向色镜9、装有尼罗红溶液的石英比色皿10以及输出耦合镜11。平面二向色镜9位于小孔光阑8后方10mm，石英比色皿10位于平面二向色镜9后方15mm，距离后方的输出耦合镜10mm。最后输出激光接入光谱仪12进行分析。

其中，实验中用到的荧光/激光材料为尼罗红，分子式为C₂₀H₁₈N₂O₂，所用有机溶剂为乙醇(C₂H₅OH)，乙醇净含量GC≥99.5％。尼罗红在乙醇溶剂中的浓度值为60μg/mL。

其中，所用激光光源1为Nd:YAG固体激光器，输出激光波长为1064nm；倍频晶体2为磷酸钛氧钾(KTP)晶体。

其中，第一全反镜5与第二全反镜6为相同的激光二向色镜，通过表面镀膜使其在1064nm具有高透(T99％)且在532nm具有高反(R99％)。

其中，聚焦透7为普通的K9玻璃，焦距为100mm；小孔光阑8通光口经为5mm。