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고체상태 폴리머색소레이저(Solid-state polymeric dye lasers)

전문가 제언: □ 액체색소레이저는 광범위한 조정영역을 갖는 결 맞는 방사원이고 여러 가지분야에 많은 응용이 알려졌다. 그렇지만 이들 레이저는 어떤 응용에서는 큰 부피의 유기용매들에 대한 필요 때문에 사용될 수 없다. 레이저색소를 포함하는 고체매트릭스들의 사용이 그 종래의 액체색소용액에 대한 관심을 끄는 대용이 된다.

□ 최 근년에 중요한 큰 발전들은 실제적 가변 고체상태 색소레이저들의 개발에서 성취되었다. 그 고체상태 색소레이저들은 그 종래의 액체 색소레이저들 보다 여러 가지 이점들을 갖는다. 취급상 용이함과 함께 이들 레이저들은 낮은 생산가와 작동의 안정성 때문에 상업적인 이점이 있다. 다른 기술적 이점들은 조밀성, 취급용이성, 다용도성, 가연성의 결핍 및 유독성의 결핍이다. 흐름요동과 용매증발은 고체상태 색소레이저들에서는 상당히 감소된다.

□ 일반적으로 고체상태 색소레이저들에 사용하기 적당한 고체호스트물질들은 다음과 같은 요건들을 가져야 한다. 그들은 펌프레이저와 색소레이저 파장들에 대해 고도로 투명해야 한다. 그 들은 어떤 광학적 물질에 의해 요구되는 바로서 다이아모드 절단, 갈기 및 연마와 같은 기계적 처리를 수행하는데 충분하게 단단해야하고 그 물질들은 광범위한 온도에서 좋은 열 안정성을 가져야한다.

□ 그 폴리머호스트들은 높은 광학적 균일성을 가졌고, 그들의 화학적 조성은 그 형성단계에서 조절될 수 있고 및 그들은 기계적으로 처리될 수 있다. 이들 폴리머들은 전자기스펙트럼의 가시영역에서 고도로 투명하다. 폴리머 기초된 시스템들은 그 호스트 물질의 낮은 손상문턱과 한정된 수명들과 같은 제한을 갖는다.

□ 단위체정제와 함께 낮은 분자량 첨가제들은 또한 증가된 레이저손상문턱에 이르게 할 수 있다. P(MMA: HEMA)는 메틸메타크릴에이트(MMA) 와 2-히드록시에틸메타크릴에이트(HEMA)같은 단위체들의 불 균일혼합물들의 코-폴리머이다. 이 혼합물이 중합될 때 그것은 향상된 교차결합과 거대분자를 가진 염료의 융화성을 제공한다.
□ 폴리머들은 적당한 중합 개시체로서 벌크 중합기술을 사용하여 단위체들로부터 만들어질 수 있다. 그 염료는 동종중합의 경우에는 에탄올 또는 DMSO(디메틸슬폭시드)에 녹이고 공중합의 경우에는 그 염료는 HEMA 또는 TFMA에 용해시킨다. 사용된 그 염료는 그 불순물들이 레이징 효율을 감소시키므로 99%이상의 고 순도 이어야한다.

□ 고체상태 색소레이저기술은 이들 레이저들이 대기와 수중감지(sensing), 지방통신망, 의학, 동위원소 분리 및 분광학과 같은 상업적 응용들을 위해 사용될 수 있는 단계까지 진전되고 성숙 발달되었다. 최근 고체상태 색소레이저들의 개발에서 주된 도전은 그 증진매체의 작동수명을 증가시키는 것이다. 더욱 높은 레이저 손상문턱과 더욱 긴 수명을 갖는 새롭고 개선된 호스트 물질들의 최근 개발 때문에 고체상태 색소레이저들의 분야에 르네상스이다. 그 위에 신 고성능 염료들의 합성과 고체호스트 매트릭스에 유기분자들을 주입하는 새로운 방법들의 성취는 고체상태 색소레이저들의 분야에 대단히 큰 활동력이 초래되었다.

□ 고체상태 색소 레이저(SSDL)물질의 광안정성, 양자수율증가에 의한 색변환 효율 증대, 특수기 치환에 의한 레이징 효율증가, 낮은 분자량첨가물에 의한 색소광분해 방지, 작동수명 연장 등을 고려하여 고성능 SSDL에 최적특성을 갖는 폴리머매트릭스와 색소를 디자인, 합성, 특성 규명하면 실용화의 관점에서 폴리머합성 기술, 치환 기술, 주입 기술 등의 발달에 의해 무한한 가능성이 기대된다.

저자: Singh, Sunita; Kanetkar, V. R.; Sridhar, G.; Muthuswamy, V.; Raja, K.
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