Photophysikalische Charakterisierung von Pyrromethenfarbstoffen eingebettet in Festkörpermatrizen aus Acrylpolymeren

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene photophysikalischen Eigenschaften eines kommerziell erhältlichen und zweier neu synthetisierter Pyrromethen-Laserfarbstoffe (PM567, P5Ac und P10Ac), eingebettet in zwei unterschiedlichen organischen Festkörpermatrizen aus Acryl-Copolymeren sowie gelöst in den entsprechenden flüssigen Monomermischungen untersucht. Die gemessenen Parameter beinhalten Wirkungsquerschnittsspektren der Absorption und der stimulierten Emission, die spektrale Quantenverteilung und die Quantenausbeute der Fluoreszenz, die Fluoreszenzpolarisation sowie Fluoreszenzlebensdauer und strahlende Lebensdauer. Für die Pyrromethene in Polymermatrix wurde der Wirkungsquerschnitt der Absorption aus dem angeregten Zustand durch Messungen der sättigbaren Absorption von Pikosekunden-Laserpulsen bestimmt. Die Photodegeneration wurde unter Pikosekundenpulsanregung hoher Intensität und unter Dauerstrichanregung niedriger Intensität untersucht. Alle untersuchten Farbstoffe zeigen gute photophysikalische Eigenschaften für den Einsatz in Festkörperfarbstofflasern. Die Fluoreszenzquantenausbeuten sind hoch (80-85%). Die Absorption aus dem angeregten Zustand ist für die verwendete Anregungswellenlänge (527 nm) sehr klein (Absorptionswirkungsquerschnitt < 10^-17 cm^2 ). Entsprechend gering ist die Photodegradation unter intensiven Pikosekundenpulsen, die obere Grenze für die Photodegradation aus höher angeregten Sn-Zuständen liegt um das 4,5-fache unter dem Wert für Rhodamin 6G in vergleichbarer Acrylmatrix. Die Quantenausbeute der Photodegradation aus dem S1-Zustand für die Farbstoffe in Polymermatrix ist mit ca. 10^-5 höher als bei Rhodamin 6G. Im Rahmen des Forschungsfeldes Festkörperfarbstofflaser werden die bisherigen und derzeitigen Ansätze der Materialentwicklung skizziert, sowie jüngste Ansätze und Erfolge bzgl. Laseremission von Pyrromethenfarbstoffen in verschiedensten festen Wirtsmaterialien dargestellt