A measurement of the absorption coefficient in high transparent liquids at a near-infrared region

Abstract

An experimental setup for a measurement of the ultralow absorption coefficient alpha in transparent liquids at 1 micrometer light by the single pulse method was built, calibrated and tested. The ultimate limit of measurement is a alpha is approx. = 10(exp -8) cm(exp -1). A method is based on an evaluation of the thermal lens effect initiated with a high power single shot laser by dark field method. The dependence of a signal from a defocused He-Ne probe beam on a ratio of pump energy over critical energy gives a characteristic parabolic curve. Critical energies E(sub cr) for a thermal lens of the measured media are obtained by comparison of curves for an investigated material and a known calibration medium. Pump energies of a few percents of E(sub cr) are sufficient enough for a correct evaluation. An absorption coefficient is calculated directly from the thermal lens critical energy E(sub cr). A device was calibrated by means of acetone, a well-known material with moderate alpha. A low absorption coefficient at 1 mu m was measured for various halocarbon liquids (CCl4, C2Cl3F3, Fluorinert FC) with different level of impurities. Obtained data on Fluorinert FC liquids will be used for optimization of high power SBS (Stimulated Brillouin Scattering) phase conjugator based on a heavy fluorocarbon medium.

1マイクロメートル光における透明液体の超低吸収係数αの単パルス法による測定のための実験装置を構築し、較正と試験を行なった。測定の究極限界は、α≒10(exp -8)cm(exp -1)である。その方法は、暗視野法による強力単発レーザー光で生ずる熱レンズ効果を評価することに基づいている。非集束性のHe-Neプローブ光からの信号は、臨界エネルギーに対するポンプエネルギーの比に対応して特性的な放物線をえがく。被測定媒体の熱レンズの臨界エネルギーE(sub cr)は、被験物質と既知較正用媒体とのこの特性曲線の比較から得られる。ポンプエネルギーは、臨界エネルギーの数パーセントでも正しい評価に充分である。吸収係数は熱レンズの臨界エネルギーから直ちに計算できる。中位のαを持つよく知られた物質アセトンを用いて装置の較正を行なった。異なるレベルの不純物を含む種々のハロゲン化炭素液体(CCl4、C2Cl3F4、商品名Fluorinert FC)に対して、1マイクロメートル光における低い吸収係数を測定した。Fluorinert FC 液に関して得たデータは、重いフッ化炭素媒体を基にした強力なSBS(誘導ブルュアン散乱)位相コンジュゲータの最適化に利用されるであろう。