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WO2011073486A1 - Solid-state dye laser - Google Patents

Solid-state dye laser Download PDF

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WO2011073486A1
WO2011073486A1 PCT/ES2010/070833 ES2010070833W WO2011073486A1 WO 2011073486 A1 WO2011073486 A1 WO 2011073486A1 ES 2010070833 W ES2010070833 W ES 2010070833W WO 2011073486 A1 WO2011073486 A1 WO 2011073486A1
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WO
WIPO (PCT)
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dye
laser
cavity
pumping
solid
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/ES2010/070833
Other languages
Spanish (es)
French (fr)
Inventor
Inmaculada GARCÍA-MORENO GONZALO
Virginia MARTÍN TORRES
Ángel COSTELA GONZÁLEZ
Clara GÓMEZ HERNÁNDEZ
Roberto SASTRE MUÑOZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Milesman S L
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Original Assignee
Milesman S L
Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Milesman S L, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC filed Critical Milesman S L
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0001Post-treatment of organic pigments or dyes
    • C09B67/0004Coated particulate pigments or dyes
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    • H01S3/178Solid materials amorphous, e.g. glass plastic

Definitions

  • the present application is a certificate of addition of the application P200802558, filed on September 5, 2008.
  • the main application describes a procedure for removing pigment spots and tattoos on the skin by means of a laser dye system in state solid, as well as the laser and the active medium used to carry out said procedure.
  • the present application is directed, in a general manner, to a solid state dye laser system, as well as to an active medium formed by synthetic polymers suitable for laser generation in the green-red region of the spectrum.
  • each of the solid matrices has a composition selected from: methyl polymethacrylate; copolymer of hydroxyethyl methacrylate with methyl methacrylate, crosslinked with pentaerythritol tetracrylate; copolymer of methyl methacrylate with trifluoromethyl methacrylate; copolymer of methyl methacrylate with pentaerythritol triacrylate; 2-hydroxyethyl polymethacrylate; and hydroxyethyl methacrylate copolymer with triethoxymethyl silyl propyl methacrylate.
  • a pair of cylindrical lenses can be used for transverse focusing of the pumping beam on the flat face parallel to the axis of the matrix, in order to achieve a rectangular irradiation spot of 10 mm between 1 and 3 mm.
  • a scan can also be done with the beam of the pumping laser on the side face of the sample, which would remain static, or the cylindrical sample is rotated on its central axis, at the appropriate speed and proportional to the frequency of the excitation beam, which in this case would remain static.
  • Figure 3a and b Tunable laser cavity in configuration with diffraction network in Littrow assembly: (a) cavity with a prism; (b) cavity with two prisms.
  • Figures 4a and b Simple support for the fastening of the laser samples and their manual exchange in the cross-pumping configuration.
  • Figures 5a and b Design of a revolver or ferris wheel type device for automatic sample exchange: (a) sample holder for longitudinal pumping; (b) sample holder for transverse pumping.

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Abstract

This invention patent describes a system based on organic dyes incorporated into a solid matrix able to emit narrow-linewidth tuneable laser radiation in the green-red region of the electromagnetic spectrum, for optoelectronic and biophotonic applications. The system comprises the dispersive or non-dispersive laser cavity, and the active means used to generate and emit laser light. The active means includes at least one dye included in a solid matrix of at least one polymer. In non-dispersive cavity each dye-matrix emits wideband radiation at a specific central wavelength. In dispersive cavity each dye-matrix combination emits narrowband radiation that can be tuned over a range of at least 40 nm.

Description

LASER DE COLORANTE EN ESTADO SÓLIDO  SOLID STATE COLORING LASER

OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente solicitud es constituye un certificado de adición de la solicitud P200802558, presentada el 5 de septiembre del año 2008. La solicitud principal describe un procedimiento para eliminar manchas pigmentarias y tatuajes en la piel mediante un sistema láser de colorante en estado sólido, así como el láser y el medio activo empleados para llevar a cabo dicho procedimiento. La presente solicitud está dirigida, de manera general, a un sistema láser de colorante en estado sólido, así como a un medio activo formado por polímeros sintéticos adecuados para la generación láser en la región verde-roja del espectro. TÉCNICA ANTERIOR OBJECT OF THE INVENTION The present application is a certificate of addition of the application P200802558, filed on September 5, 2008. The main application describes a procedure for removing pigment spots and tattoos on the skin by means of a laser dye system in state solid, as well as the laser and the active medium used to carry out said procedure. The present application is directed, in a general manner, to a solid state dye laser system, as well as to an active medium formed by synthetic polymers suitable for laser generation in the green-red region of the spectrum. PREVIOUS TECHNIQUE

Actualmente, se emplean polímeros sintéticos en multitud de aplicaciones de diversos campos, entre ellos en el campo de la Óptica. Una característica de los polímeros sintéticos es su comportamiento como aislante, tanto térmico, como eléctrico y acústico, características que a su vez son fundamentales en toda una serie de aplicaciones de estos materiales. Es precisamente este carácter aislante el que determina los márgenes de utilización de los polímeros sintéticos en aquellas aplicaciones ópticas en las que la luz incidente sobre los mismos es parcialmente absorbida, bien de forma directa, por algún cromóforo presente en la estructura del polímero, o bien indirectamente, a través de algún aditivo incorporado al mismo. En ambos casos, la parte de la energía absorbida que se libera al medio en forma de calor presenta el inconveniente de su pobre disipación, como consecuencia del carácter aislante de estos materiales, lo cual puede llegar a provocar su degradación térmica, y/o la de los aditivos incorporados a los mismos, como consecuencia de las altas temperaturas alcanzadas localmente en las zonas donde incide la luz. Este inconveniente resulta pues ser un factor limitante a la hora de utilizar los polímeros sintéticos como matrices sólidas en determinados componentes ópticos, como son los filtros ópticos, guías de onda y los láseres de colorante en estado sólido, entre otros, siendo la estabilidad térmica un factor determinante de la posible utilización de estos materiales a escala industrial y comercial. Currently, synthetic polymers are used in many applications in various fields, including in the field of Optics. A characteristic of synthetic polymers is their behavior as an insulator, both thermal, as well as electrical and acoustic, characteristics that in turn are fundamental in a whole series of applications of these materials. It is precisely this insulating character that determines the margins of use of synthetic polymers in those optical applications in which the light incident on them is partially absorbed, either directly, by some chromophore present in the polymer structure, or indirectly, through some additive incorporated into it. In both cases, the part of the absorbed energy that is released to the medium in the form of heat has the disadvantage of its poor dissipation, as a consequence of the insulating nature of these materials, which can lead to thermal degradation, and / or of the additives incorporated therein, as a consequence of the high temperatures reached locally in the areas where the light falls. This drawback is therefore a limiting factor when using synthetic polymers as solid matrices in certain optical components, such as optical filters, waveguides and solid-state dye lasers, among others, with thermal stability being a determining factor of the possible use of these materials on an industrial and commercial scale.

Los láseres de colorante se utilizan hoy en día en campos muy diversos, tanto en la industria como en la Medicina. Sin embargo, la utilización de estos láseres de colorante implica el empleo de un colorante en disolución líquida, lo cual conlleva una serie de inconvenientes y limitaciones: - necesidad de tener que emplear grandes volúmenes de disolventes orgánicos, algunos de los cuales son tóxicos, volátiles e inflamables; Dye lasers are used today in very diverse fields, both in industry and in Medicine. However, the use of these dye lasers implies the use of a dye in liquid solution, which entails a series of drawbacks and limitations: - the need to use large volumes of organic solvents, some of which are toxic, volatile and flammable;

- tener que mantener un flujo constante y uniforme de estas disoluciones dentro de cavidad láser;  - have to maintain a constant and uniform flow of these solutions within the laser cavity;

- tener que renovar periódicamente la disolución del colorante, al degradarse éste durante su uso continuado, o bien sustituirla cuando se necesita cambiar la longitud de onda de emisión; - having to periodically renew the solution of the dye, when it degrades during its continued use, or replace it when the emission wavelength needs to be changed;

- operaciones tediosas que se presentan a la hora de limpiar la cavidad y eliminar dichas disoluciones, sin olvidar la complejidad del diseño y de la instrumentación auxiliar a que obliga el bombeo de dichas disoluciones a la cavidad láser. - tedious operations that occur when cleaning the cavity and eliminating said solutions, without forgetting the complexity of the design and the auxiliary instrumentation that forces the pumping of said solutions to the laser cavity.

Con el objeto de superar estos inconvenientes, se ha venido realizando un considerable esfuerzo investigador, a nivel internacional, dirigido tanto al estudio de los procesos fotofísicos y fotoquímicos puestos en juego cuando los colorantes láser se encuentran en un medio sólido, como a la síntesis de nuevos colorantes y materiales láser mas eficientes y, térmica y fotoquímicamente, mas estables. Aunque se han estudiado una gran variedad de materiales como matrices de colorantes láser, tales como disolventes solidificados a baja temperatura, gelatinas, cristales orgánicos moleculares, vidrios inorgánicos... , han sido los polímeros (orgánicos e híbridos orgánico-inorgánicos) los que presentan mejores posibilidades potenciales de ser operativos a nivel industrial y comercial, según han demostrado los trabajos y resultados alcanzados durante la última década (A.Costela, I . García-Moreno, R. Sastre, Materials for solid- state dye lasers, en Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices, Ed. H. Nalwa, Academic Press, San Diego, CA, USA, 2001 ; A.Costela, I . García-Moreno, R.Sastre, Solid-state dye lasers, en Tunable Láser Applications, Second Edition, Ed. F.J. Duarte, CRC Press, Boca Ratón, Florida, USA, 2009). In order to overcome these inconveniences, a considerable international research effort has been made, aimed both at the study of the photophysical and photochemical processes put into play when the laser dyes are in a solid medium, as to the synthesis of new dyes and more efficient laser materials and, thermally and photochemically, more stable. Although a wide variety of materials such as matrices of laser dyes have been studied, such as low temperature solidified solvents, jellies, molecular organic crystals, inorganic glasses ..., it has been the polymers (organic and organic-inorganic hybrids) that present better potential to be operational at industrial and commercial level, as demonstrated by the work and results achieved during the last decade (A.Costela, I. García-Moreno, R. Sastre, Materials for solid-state dye lasers, in Handbook of Advanced Electronic and Photonic Materials and Devices, Ed. H. Nalwa, Academic Press, San Diego, CA, USA, 2001; A. Costela, I. García-Moreno, R. Tailor, Solid-state dye lasers, in Tunable Laser Applications , Second Edition, Ed. FJ Duarte, CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 2009).

Una de la direcciones de trabajo seguidas para mejorar la fotoestabilidad de estos materiales ha consistido en el desarrollo de toda una serie de nuevas matrices poliméricas, lineales y entrecruzadas, en las que por copolimerización introducíamos covalentemente las moléculas de colorante, consiguiendo de esta forma mejorar la vida útil de estos nuevos láseres, así como todas las ventajas señaladas anteriormente para los láseres de colorante en estado sólido (ES 9501419, 1995 y USA 6,281,315 2001 ). Asimismo, se ha llevado a cabo un estudio sistemático sobre la modificación estructural de los sustituyentes de colorantes dipirrometénicos, con el objetivo de mejorar sus propiedades y su fotoestabilidad. Con este fin, centramos nuestros esfuerzos en establecer el efecto de la sustitución en la posición 8 del anillo pirrometénico, introduciendo, inicialmente, tanto grupos acetoxipolimetilénicos como grupos metacriloxipolimetilénicos, que fueron utilizados como colorantes láser modelos y colorantes láser monómeros. Estos nuevos colorantes presentaron, tanto en disolución líquida como en matrices sólidas, una mejor eficiencia láser y una destacable mayor fotoestabilidad, que los correspondientes colorantes láser comerciales cuando eran unidos covalentemente a un polímero (ES 009901540; A. Costela., I . García- Moreno, C. Gómez, F. Amat-Guerri, M. Liras, R. Sastre, Efficient and highly photostable solid-state dye lasers based on modified dipyrromethene.BF2 complexes incorporated into solid matrices of poly(methyl methacrylate), Appl. Phys. B, 76, 365, 2003, y M. Álvarez, F. Amat-Guerri, A. Costela, I . García-Moreno, C. Gómez, M. Liras, R. Sastre, Linear and crosslinked polymeric solid-state dye lasers based on 8- substituted alkyl analogs of Pyrromethene 567, Appl. Phys. B, 80, 993, 2005). A continuación, incorporamos también en dicha posición 8 del anillo indacénico, solo un grupo p-fenilen-acetoxipolimetileno y un grupo p- fenilen-metacriloxipolimetileno, cuyas propiedades fotofísicas y su evaluación como láser demostraron que, tanto en disolución líquida saturada al aire, como en sus copolímeros sólidos con metacrilato de metilo, sus eficiencias en emisión láser y su fotoestabilidad eran mejoradas notablemente ( I . García-Moreno, A. Costela, L. Campo, R. Sastre, F. Amat-Guerri, M. Liras, F. López-Arbeloa, J. Bañuelos, I . López-Arbeloa,8- Phenyl-Substituted Dipyrromethene.BF2 Complexes as Highly Efficient and Photostable Láser Dyes, J. Phys. Chem. A, 108, 3315, 2004). Estas propiedades fueron nuevamente mejoradas incorporando en la posición 8 del anillo indacénico sustituyentes incorporando grupos di-fenileno y p- trifenileno (ES 200701763; M. Álvarez, A. Costela, I . García-Moreno, F. Amat-Guerri, M. Liras, R. Sastre, F. López Arbeloa, J. Buñuelos Prieto, I . López Arbeloa, Photophysical and Láser Emission Studies of 8- Polyphenylene-Substituted BODIPY Dyes in Liquid Solution and in Solid Polymeric Matrices Photochem. Photobiol. Sci., 7, 802, 2008) así como por el doble anclaje covalente del colorante a la matriz, al reducir significativamente sus procesos de emisión no radiativos (I . García- Moreno, F. Amat-Guerri, M. Liras, A. Costela, L. Infantes, R. Sastre, F. López Arbeloa, J. Bañuelos Prieto, I . López Arbeloa, Structural Changes in the BODIPY Dye PM567 Enhancing the Laser Action in Liquid and Solid Media, Adv. Funct. Mater. 17, 3088, 2007). One of the directions of work followed to improve the photostability of these materials has consisted in the development of a whole series of new polymeric matrices, linear and crosslinked, in which by co-polymerization we introduced covalently the dye molecules, thus improving the Shelf life of these new lasers, as well as all the advantages outlined above for solid state dye lasers (ES 9501419, 1995 and USA 6,281,315 2001). Likewise, a systematic study has been carried out on the structural modification of the substituents of dipyrrometic dyes, with the aim of improving their properties and their photostability. To this end, we focus our efforts on establishing the effect of the substitution at position 8 of the pyromethenic ring, initially introducing both acetoxypolymethylene groups and methacryloxypolymethylene groups, which were used as dyes Laser models and monomer laser dyes. These new dyes presented, both in liquid solution and in solid matrices, a better laser efficiency and a remarkable higher photostability, than the corresponding commercial laser dyes when they were covalently bound to a polymer (ES 009901540; A. Costela., I. García- Moreno, C. Gómez, F. Amat-Guerri, M. Liras, R. Sastre, Efficient and highly photostable solid-state dye lasers based on modified dipyrromethene.BF2 complexes incorporated into solid matrices of poly (methyl methacrylate), Appl. Phys B, 76, 365, 2003, and M. Álvarez, F. Amat-Guerri, A. Costela, I. García-Moreno, C. Gómez, M. Liras, R. Sastre, Linear and crosslinked polymeric solid-state dye Lasers based on 8- substituted alkyl analogs of Pyrromethene 567, Appl. Phys. B, 80, 993, 2005). Next, we also incorporate in said position 8 of the indacenic ring, only a p-phenylene-acetoxypolymethylene group and a p-phenylene-methacryloxypolymethylene group, whose photophysical properties and their laser evaluation demonstrated that, both in liquid solution saturated in air, as in its solid copolymers with methyl methacrylate, its laser emission efficiencies and photostability were markedly improved (I. García-Moreno, A. Costela, L. Campo, R. Sastre, F. Amat-Guerri, M. Liras, F López-Arbeloa, J. Bañuelos, I. López-Arbeloa, 8- Phenyl-Substituted Dipyrromethene.BF2 Complexes as Highly Efficient and Photostable Laser Dyes, J. Phys. Chem. A, 108, 3315, 2004). These properties were further improved by incorporating substituents in the 8-position of the indacenic ring incorporating di-phenylene and p-triphenylene groups (ES 200701763; M. Álvarez, A. Costela, I. García-Moreno, F. Amat-Guerri, M. Liras , R. Sastre, F. López Arbeloa, J. Buñuelos Prieto, I. López Arbeloa, Photophysical and Laser Emission Studies of 8- Polyphenylene-Substituted BODIPY Dyes in Liquid Solution and in Solid Polymeric Matrices Photochem. Photobiol. Sci., 7, 802, 2008) as well as the double covalent anchoring of the dye to the matrix, by significantly reducing its non-radiative emission processes (I. García- Moreno, F. Amat-Guerri, M. Liras, A. Costela, L. Infantes, R. Sastre, F. López Arbeloa, J. Bañuelos Prieto, I. López Arbeloa, Structural Changes in the BODIPY Dye PM567 Enhancing the Laser Action in Liquid and Solid Media, Adv. Funct. Mater. 17, 3088, 2007).

Tratando de mejorar las propiedades térmicas de estas matrices poliméricas, se desarrollaron también nuevos polímeros híbridos orgánico- inorgánicos, obtenidos por procedimientos de síntesis simultanea de polimerización-policondensación, que han permitido alcanzar aún mayores fotoestabilidades (A. Costela, I . García-Moreno, C. Gómez, O. García, L. Garrido, R. Sastre, Highly efficient and stable doped hybrid organic- inorganic materials for solid-state dye lasers, Chem. Phys. Lett. 387, 496, 2004; A. Costela, I . García-Moreno, C. Gómez, O. García, R. Sastre, Enhancement of laser properties of pyrromethene 567 dye incorporated into new organic-inorganic hybrid materials, Chem. Phys. Lett. 369, 656, 2003; A. Costela, I . García-Moreno, C. Gómez, O. García, R. Sastre, Environment effects on the lasing photostability of Rhodamine 6G incorporated into organic-inorganic hybrid materials, Appl. Phys. B 78, 629, 2004; A. Costela, I . García-Moreno, O. García, D. del Agua, R. Sastre, Structural influence of the inorganic network in the laser performance of dye-doped hybrid materials, Appl. Phys. B. 80, 749, 2005; I . García- Moreno, A. Costela, A. Cuesta, O. García, D. del Agua, R. Sastre, Synthesis, Structure, and Physical Properties of Hybrid Nanocomposites for Solid-State Dye Lasers, J. Phys. Chem. B 109, 21618 2005; O. García, L. Garrido, R. Sastre, A. Costela, I . García-Moreno, Synthetic Strategies for Hybrid Materials to Improve Properties for Optoelectronic Applications, Adv. Funt. Mater. 18, 2017, 2008). Tratando de reducir los tiempos y dificultad de síntesis de estos materiales híbridos a la vez que se incrementa su reproducibilidad y sus propiedades termoópticas y mecánicas, se obtuvieron otros nuevos polímeros híbridos orgánico- inorgánicos partiendo de sílices mesoporosas o aerogeles, consistentes en redes tridimensionales de sílice de poro abierto de tamaño nanométrico, que se inundan con formulaciones de monómeros-colorante láser apropiadas, para posteriormente ser polimerizadas in situ, de forma controlada, permitiendo así obtener unos materiales altamente fotoestables, principalmente cuando los polímeros obtenidos dentro de la matriz de sílice mesoporosa eran de naturaleza fluorada (A. Costela, I . García-Moreno, C. Gómez, O. García, R. Sastre, A. Roig, E. Molins, Polymer-Filled Nanoporous Silica Aerogels as Hosts for Highly Stable Solid-State Dye Lasers, J. Phys. Chem B 109, 4475, 2005; O. García, R. Sastre, D. del Agua, A. Costela, I . García-Moreno, A. Roig, Efficient optical materials based on fluorinated-polymeric silica aerogels, Chem. Phys. Lett. 427, 375, 2006). Trying to improve the thermal properties of these polymeric matrices, new organic-inorganic hybrid polymers were also developed, obtained by simultaneous polymerization-polycondensation synthesis procedures, which have allowed to achieve even greater photostabilities (A. Costela, I. García-Moreno, C. Gómez, O. García, L. Garrido, R. Sastre, Highly efficient and stable doped hybrid organic-inorganic materials for solid-state dye lasers, Chem. Phys. Lett. 387, 496, 2004; A. Costela, I García-Moreno, C. Gómez, O. García, R. Sastre, Enhancement of laser properties of pyrromethene 567 dye incorporated into new organic-inorganic hybrid materials, Chem. Phys. Lett. 369, 656, 2003; A. Costela, I. García-Moreno, C. Gómez, O. García, R. Sastre, Environment effects on the lasing photostability of Rhodamine 6G incorporated into organic-inorganic hybrid materials, Appl. Phys. B 78, 629, 2004; A. Costela, I. García-Moreno, O. García, D. del Agua , R. Sastre, Structural influence of the inorganic network in the laser performance of dye-doped hybrid materials, Appl. Phys. B. 80, 749, 2005; I. García- Moreno, A. Costela, A. Cuesta, O. García, D. del Agua, R. Sastre, Synthesis, Structure, and Physical Properties of Hybrid Nanocomposites for Solid-State Dye Lasers, J. Phys. Chem. B 109 , 21618 2005; O. García, L. Garrido, R. Sastre, A. Costela, I. García-Moreno, Synthetic Strategies for Hybrid Materials to Improve Properties for Optoelectronic Applications, Adv. Funt Mater. 18, 2017, 2008). Trying to reduce the times and difficulty of synthesis of these hybrid materials while increasing their reproducibility and their thermo-optical and mechanical properties, other new organic-inorganic hybrid polymers were obtained from mesoporous or aerogels, consisting of three-dimensional networks of open pore silica of nanometric size, which are flooded with appropriate laser dye-monomer formulations, to be subsequently polymerized in situ, in a controlled manner, thus allowing to obtain highly photostable materials, mainly when the polymers obtained within the Mesoporous silica matrix were fluorinated in nature (A. Costela, I. García-Moreno, C. Gómez, O. García, R. Sastre, A. Roig, E. Molins, Polymer-Filled Nanoporous Silica Aerogels as Hosts for Highly Stable Solid-State Dye Lasers, J. Phys. Chem B 109, 4475, 2005; O. García, R. Sastre, D. del Agua, A. Costela, I. García-Moreno, A. Roig, Efficient optical materials based on fluorinated-polymeric silica aerogels, Chem. Phys. Lett. 427, 375, 2006).

La principal ventaja que aporta la incorporación de la sílice en estos materiales radica en la mejora sustancial de su conductividad térmica, que favorece la disipación del calor local liberado durante el proceso de excitación o bombeo del colorante, evitándose así, en gran extensión, la degradación térmica del colorante y, por tanto, alargándose el tiempo de vida en servicio del generador láser. No obstante, en ambas familias de estos polímeros híbridos orgánicos-inorgánicos, aunque la sílice se encuentra distribuida homogéneamente en el material final, los dominios de esta fase inorgánica pueden dar lugar a fenómenos indeseables en cuanto a su interferencia con la luz, así como a la segregación del colorante de dichos dominios, el cuál permanece disuelto únicamente en los dominios del polímero orgánico. The main advantage of the incorporation of silica in these materials lies in the substantial improvement of its thermal conductivity, which favors the dissipation of local heat released during the process of excitation or pumping of the dye, thus avoiding, to a large extent, degradation thermal of the dye and, therefore, lengthening the service life of the laser generator. However, in both families of these organic-inorganic hybrid polymers, although silica is homogeneously distributed in the final material, the domains of this inorganic phase can give rise to undesirable phenomena in terms of their interference with light, as well as the dye segregation of said domains, which remains dissolved only in the domains of the organic polymer.

Por ello, y considerando además las dificultades de síntesis que presentan ambas familias de polímeros, nos planteamos para estas aplicaciones la síntesis de nuevos polímeros en los que incorporamos la sílice a nivel molecular, con objeto de obtener materiales intrínsecamente más homogéneos para así poder obviar dichos inconvenientes y mejorar aún más su conductividad térmica y sus propiedades ópticas. Una aproximación consistió en utilizar compuestos orgánicos con átomos de silicio incorporados directamente a su estructura. De este modo, la matriz permanecería siendo orgánica, lo que significa plasticidad y un procedimiento más sencillo de síntesis, pero con mejores propiedades térmicas debido a la presencia de los átomos de silicio. Con esta aproximación conseguimos mantener la eficiencia en la emisión láser con un incremento notable de la estabilidad, con la emisión láser permaneciendo estable después de 700.000 pulsos de bombeo en la misma posición de la muestra a una velocidad de repetición de 30 Hz, con energía por pulso de bombeo de 3.5 mJ (A. Costela, I . García-Moreno, D. del Agua, O. García, R. Sastre, Highly photostable solid-state dye lasers based on silicon-modified organic matrices, J. Appl. Phys. 101 , 0731 10, 2007). Más recientemente, y siguiendo esta misma aproximación, hemos procedido a desarrollar materiales basados en copolímeros sililados con grupos silsesquioxano (ES 200800220; O. García, R. Sastre, I . García- Moreno, V. Martín, A. Costela, New láser hybrid materials based on POSS copolymers, J. Phys. Chem. C, 1 12, 14710, 2008), donde la emisión láser aumenta todavía más su estabilidad y su eficiencia se incrementa significativamente, independientemente de la naturaleza del cromóforo utilizado. Con estos nuevos materiales fotosensibles se ha obtenido, pues, un componente universal que permite optimizar la acción láser de colorantes diferentes. Todos estos resultados y desarrollos permiten obtener unos materiales que son ya suficientemente eficientes y estables como para poder ser utilizados a nivel industrial y comercial, como medios activos para la emisión de luz láser. Basándonos en todos estos conocimientos y resultados, consideramos de gran interés el desarrollo de un nuevo láser, objeto de la presente patente, con emisión multicromática finamente sintonizable, capaz de emitir a diferentes longitudes de onda dentro de la región verde-roja del espectro, con aplicaciones en Optoelectrónica y Biofotónica. Therefore, and considering also the difficulties of synthesis that both families of polymers present, we consider for these applications the synthesis of new polymers in which we incorporate silica at the molecular level, in order to obtain intrinsically more homogeneous materials in order to obviate these inconvenience and improve even more its thermal conductivity and its optical properties. One approach was to use organic compounds with silicon atoms incorporated directly into its structure. In this way, the matrix would remain organic, which means plasticity and a simpler method of synthesis, but with better thermal properties due to the presence of silicon atoms. With this approach we managed to maintain the efficiency in the laser emission with a notable increase in stability, with the laser emission remaining stable after 700,000 pulses of pumping in the same position of the sample at a repetition rate of 30 Hz, with energy per 3.5 mJ pumping pulse (A. Costela, I. García-Moreno, D. del Agua, O. García, R. Sastre, Highly photostable solid-state dye lasers based on silicon-modified organic matrices, J. Appl. Phys 101, 0731 10, 2007). More recently, and following this same approach, we have proceeded to develop materials based on silylated copolymers with silsesquioxane groups (ES 200800220; O. García, R. Sastre, I. García-Moreno, V. Martín, A. Costela, New laser hybrid materials based on POSS copolymers, J. Phys. Chem. C, 1 12, 14710, 2008), where the laser emission further increases its stability and efficiency increases significantly, regardless of the nature of the chromophore used. With these new photosensitive materials, a universal component that optimizes the laser action of different dyes has been obtained. All these results and developments allow to obtain materials that are already sufficiently efficient and stable to be used at industrial and commercial level, as active means for the emission of laser light. Based on all this knowledge and results, we consider of great interest the development of a new laser, object of the present patent, with finely tunable multichromatic emission, capable of emitting at different wavelengths within the green-red region of the spectrum, with applications in Optoelectronics and Biophotonics.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

A la luz de los actuales conocimientos y desarrollos alcanzados en el campo de los láseres de colorante en estado sólido, anteriormente descritos, resulta de gran interés aplicado el poder disponer de este tipo de láseres, con emisión sintonizable a diferentes longitudes de onda, según el colorante láser empleado. In the light of the current knowledge and developments achieved in the field of solid state dye lasers, described above, it is of great interest applied to have this type of lasers, with tunable emission at different wavelengths, according to the laser dye used.

Algunas de las aplicaciones más importantes de los láseres dependen principalmente de la longitud de onda de su emisión, razón por la cual es de gran interés y utilidad desarrollar un láser multicromático basado en estos materiales capaz de emitir luz láser sintonizable a diferentes longitudes de onda que cubran el intervalo verde-rojo del espectro visible. Otras aplicaciones, por ejemplo en el campo de la espectroscopia, requieren que la radiación emitida sea de pequeña anchura espectral y finamente sintonizable. Some of the most important applications of lasers depend mainly on the wavelength of their emission, which is why it is of great interest and utility to develop a multichromatic laser based on these materials capable of emitting tunable laser light at different wavelengths that cover the green-red range of the visible spectrum. Other applications, for example in the field of spectroscopy, require that the emitted radiation be of small spectral width and finely tunable.

El objeto principal de la presente invención es un láser de colorante de estado sólido basado en los materiales anteriormente descritos que reúna ambos requisitos: emisión de radiación a diferentes longitudes de onda en la región verde-roja del espectro visible, que pueda ser generada con pequeña anchura espectral y sintonización fina. La duración temporal de los pulsos láser emitidos se puede acortar mediante la utilización en el sistema láser desarrollado de absorbentes saturables basados en los mismos materiales responsables de la emisión láser, lo que proporciona un grado ulterior de flexibilidad al sistema. Materiales The main object of the present invention is a solid state dye laser based on the materials described above that meets both requirements: radiation emission at different wavelengths in the green-red region of the visible spectrum, which can be generated with small spectral width and fine tuning. The temporal duration of the emitted laser pulses can be shortened by using in the developed laser system saturable absorbers based on the same materials responsible for the laser emission, which provides a further degree of flexibility to the system. materials

El medio activo para la generación y emisión de radiación láser en el sistema al que se refiere la presente invención se caracteriza porque comprende al menos un colorante incluido en una matriz sólida de al menos un polímero, emitiendo cada combinación colorante-matriz a una longitud de onda concreta dentro de la región verde-roja del espectro. Es decir, el medio activo comprenderá tantas combinaciones de un colorante con una matriz sólida como longitudes de onda sean seleccionadas para la aplicación del láser. The active medium for the generation and emission of laser radiation in the system referred to in the present invention is characterized in that it comprises at least one dye included in a solid matrix of at least one polymer, each dye-matrix combination emitting at a length of concrete wave within the green-red region of the spectrum. That is, the active medium will comprise as many combinations of a dye with a solid matrix as wavelengths are selected for laser application.

Puesto que actualmente todavía no existe una matriz universal capaz de poder ser utilizada con cualquier colorante láser, es necesario, en primer lugar, adaptar y optimizar una matriz para cada colorante láser elegido. Preferentemente, los polímeros que componen la matriz o matrices de la presente invención son seleccionados entre polímeros sintéticos lineales y entrecruzados. Más concretamente los polímeros son seleccionados entre los obtenidos a partir de los monómeros del grupo comprendido por: metacrilato de metilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, tetracrilato de pentaeritritol, metacrilato de trifluorometilo, triacrilato de pentaeritritol, acrilato de 2-hidroxietilo y metacrilato de trietoximetil-silil- propilo, y combinaciones de ellos. Y más concretamente todavía, cada una de las matrices sólidas presenta una composición seleccionada entre: polimetacrilato de metilo; copolímero de metacrilato de hidroxietilo con metacrilato de metilo, entrecruzado con tetracrilato de pentaeritritol; copolímero de metacrilato de metilo con metacrilato de trifluorometilo; copolímero de metacrilato de metilo con pentaeritritol triacrilato; polimetacrilato de 2-hidroxietilo; y copolímero de metacrilato de hidroxietilo con metacrilato de trietoximetil-silil-propilo. En su caso, las características de la emisión láser se terminan de optimizar mediante la incorporación de nanopartículas de sílice basadas en monómeros silsexquioxanos. La elección de los colorantes se llevó a cabo asegurando que, además de tener unas eficiencias y estabilidades apropiadas, la longitud de onda de emisión cubra, al menos, el intervalo de 540 a 700 nm entre todos los colorantes elegidos. Preferentemente, los colorantes utilizados pertenecen a la familia de los pirrometenos, los perilenos, las rodaminas, los LDS o una combinación de ellos. Más preferentemente, los colorantes utilizados son seleccionados entre Pirrometeno 567, Pirrometeno 597, Rodamina 6G, Perileno 240, Perileno 300, Sulforodamina B, Rodamina 640, LDS 698, LDS 722 y LDS 730. Since there is currently no universal matrix capable of being able to be used with any laser dye, it is necessary, first, to adapt and optimize a matrix for each laser dye chosen. Preferably, the polymers that make up the matrix or matrices of the present invention are selected from linear and cross-linked synthetic polymers. More specifically, the polymers are selected from those obtained from the monomers of the group comprising: methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, pentaerythritol tetracrylate, trifluoromethyl methacrylate, pentaerythritol triacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and methacrylate -silyl-propyl, and combinations thereof. And more specifically, each of the solid matrices has a composition selected from: methyl polymethacrylate; copolymer of hydroxyethyl methacrylate with methyl methacrylate, crosslinked with pentaerythritol tetracrylate; copolymer of methyl methacrylate with trifluoromethyl methacrylate; copolymer of methyl methacrylate with pentaerythritol triacrylate; 2-hydroxyethyl polymethacrylate; and hydroxyethyl methacrylate copolymer with triethoxymethyl silyl propyl methacrylate. Where appropriate, the characteristics of the laser emission are optimized by incorporating silica nanoparticles based on silsexquioxane monomers. The choice of dyes was carried out by ensuring that, in addition to having appropriate efficiencies and stabilities, the emission wavelength covers at least the range of 540 to 700 nm between all the dyes chosen. Preferably, the dyes used belong to the family of pyrometenes, perilenes, rhodamines, LDS or a combination thereof. More preferably, the dyes used are selected from Pirrometene 567, Pirrometene 597, Rhodamine 6G, Perylene 240, Perylene 300, Sulphordamine B, Rhodamine 640, LDS 698, LDS 722 and LDS 730.

El primer criterio para la selección de una matriz láser en estado sólido es que dicha matriz no presente absorción a las longitudes de onda de absorción y emisión del colorante elegido, ni a la de bombeo o excitación. El segundo criterio, que es excluyente, es el de la solubilidad del colorante láser elegido en dicha matriz. Para ello, puede servir como guía el comprobar la solubilidad previa del colorante en el monómero o mezcla de monómeros, a la concentración adecuada para obtener una absorción total a la(s) longitud(es) de onda de excitación o bombeo. A continuación, en el caso de conseguirse la solubilidad buscada, se trata la disolución del colorante en el monómero, o mezcla de monómeros, con ultrasonidos, para favorecer al máximo su solubilidad, y posteriormente se ultrafiltra la disolución resultante, utilizando membranas de 0,2 mieras, en previsión de que en el medio estén presente posibles impurezas sólidas. Posteriormente, se procede a la polimerización controlada de dicha disolución, mediante la elección, en cada caso, de las condiciones experimentales mas adecuadas siguiendo los procedimientos, métodos y condiciones descritos en nuestras Patentes españolas 2 161 152, 2001 y ES 200800220, 2008. Una vez obtenidas las matrices portadoras de los colorantes láser en las proporciones y concentraciones adecuadas, se procede a su mecanizado y pulido, siguiendo los procedimientos habituales en el mecanizado de materiales, hasta alcanzar la forma y dimensiones geométricas deseadas, comprobándose, visual y espectroscópicamente, sí el colorante elegido es soluble igualmente en el polímero o copolímero final obtenido. The first criterion for the selection of a solid state laser matrix is that said matrix does not have absorption at the absorption and emission wavelengths of the chosen dye, or at the pumping or excitation wavelength. The second criterion, which is exclusive, is that of the solubility of the laser dye chosen in said matrix. For this purpose, it can be used as a guide to check the prior solubility of the dye in the monomer or mixture of monomers, at the appropriate concentration to obtain a total absorption at the excitation or pumping wavelength (s). Then, in the case of achieving the desired solubility, the solution of the dye in the monomer, or mixture of monomers, is treated with ultrasound, to maximize its solubility, and subsequently the resulting solution is ultrafiltered, using 0 membranes, 2 microns, in anticipation of possible solid impurities in the environment. Subsequently, the controlled polymerization of said solution is carried out, by choosing, in each case, the most appropriate experimental conditions following the procedures, methods and conditions described in our Spanish Patents 2 161 152, 2001 and ES 200800220, 2008. A Once the matrices carrying the laser dyes are obtained in the appropriate proportions and concentrations, they are machined and polished, following the procedures usual in the machining of materials, until reaching the desired geometric shape and dimensions, checking, visually and spectroscopically, if the chosen dye is also soluble in the final polymer or copolymer obtained.

Una vez cumplidos estos dos requisitos, se puede proceder a la correspondiente evaluación de sus propiedades láser y, cuando ello fuese necesario, también de sus propiedades fotofísicas, fotoquímicas, térmicas y ópticas. Los principales parámetros láser que definen a un material utilizable como medio activo en la generación de luz láser son: su eficiencia de emisión o rendimiento; su fotoestabilidad o tiempo de vida en servicio y su sintonizabilidad o intervalo de longitudes de onda de emisión láser. Para la evaluación como medio activo para la generación de radiación láser de los nuevos materiales se pueden utilizar diferentes montajes de los comúnmente empleados en los dispositivos láser conocidos, aunque en el presente caso se recomiendan los dos descritos en nuestra Patente española 2 161 152, 2001, así como las cavidades, sistema de bombeo y procedimientos detallados en la misma. De entre todas las combinaciones de matrices y colorantes evaluados se eligieron solo aquellas con las que se obtuvieron mejores resultados para cubrir el intervalo de longitudes de onda en la región del espectro visible que abarca desde el verde hasta el rojo lejano. En la figura 1 adjunta se muestran los espectros láser de algunas de las nuevas matrices-colorante, y en donde se puede observar el solapamiento de dichas emisiones dentro de la zona de interés. En particular, en la gráfica se representa intensidad de láser frente a longitud de onda en el intervalo que va desde el verde hasta el rojo. Estos materiales, una vez convenientemente pulidos y con la adecuada configuración geométrica, se introdujeron en una cavidad diseñada para poder excitar o bombear selectivamente cada una de estas matrices, utilizando a tal fin una fuente externa de luz policromática o monocromática, coherente o no-coherente. Once these two requirements have been met, the corresponding evaluation of their laser properties and, when necessary, also of their photophysical, photochemical, thermal and optical properties can be carried out. The main laser parameters that define a usable material as an active medium in the generation of laser light are: its emission efficiency or performance; its photostability or life time in service and its tunability or wavelength range of laser emission. For the evaluation as an active medium for the generation of laser radiation of the new materials, different assemblies of those commonly used in known laser devices can be used, although in the present case the two described in our Spanish Patent 2 161 152, 2001 are recommended , as well as the cavities, pumping system and detailed procedures therein. Among all the combinations of matrices and dyes evaluated, only those with the best results were obtained to cover the range of wavelengths in the region of the visible spectrum that ranges from green to far red. In the attached figure 1 the laser spectra of some of the new dye matrices are shown, and where the overlapping of said emissions can be observed within the area of interest. In particular, the plot represents laser intensity versus wavelength in the range from green to red. These materials, once conveniently polished and with the proper geometric configuration, were introduced into a cavity designed to selectively excite or pump each of these matrices, using for this purpose an external source of polychromatic or monochromatic light, coherent or non-coherent .

De forma resumida, en la Tabla 1 adjunta, se recogen los principales parámetros láser de los materiales seleccionados preferentemente, bombeados transversalmente a 532 nm. En la Tabla 1 se especifican las concentraciones preferentes utilizadas para los colorantes y las combinaciones preferidas para la composición de las correspondientes matrices en las que se incorporan los colorantes. In summary, in the attached Table 1, the main laser parameters of the preferably selected materials, pumped transversely at 532 nm, are collected. Table 1 specifies the preferred concentrations used for the dyes and the preferred combinations for the composition of the corresponding matrices in which the dyes are incorporated.

TABLA 1 TABLE 1

FotoestabilidaPhoto stabilized

Eficien λ Efficiency λ

Intervalo de d D interval

Colorante láser y cia emisi Laser dye and cia emisi

sintonizabilida después de Matriz polimérica* láser ón  tunable after polymer matrix * laser ón

d (nm) 100.000 d (nm) 100,000

(%) (nm) (%) (nm)

pulsos (%) pulses (%)

Pirrometeno 567 [1 ,5x10"3 Pirrometene 567 [1, 5x10 "3

M] 60 568 545-585 100 p(MMA +8MMA POSS)  M] 60 568 545-585 100 p (MMA + 8MMA POSS)

Pirrometeno 597 [6x10"4 M] Pirrometene 597 [6x10 "4 M]

63 583 565-620 100 P(MMA + 8MMAPOSS)  63 583 565-620 100 P (MMA + 8MMAPOSS)

Rodamina 6G [4x10"4 M] Rhodamine 6G [4x10 "4 M]

cop(HEMA/MMA 1/1 + 42 576 557-605 98cop (HEMA / MMA 1/1 + 42 576 557-605 98

8MMAPOSS) 8MMAPOSS)

Rodamina 640[5x10"4 M] Rhodamine 640 [5x10 "4 M]

cop(HEMA/MMA 1/1 + 47 640 620-660 96cop (HEMA / MMA 1/1 + 47 640 620-660 96

8MMAPOSS) Sulforodamina B [4x10"4 M] 8MMAPOSS) Sulphordamine B [4x10 "4 M]

cop(HEMA/MMA 1/1 + 43 608 575-645 100 8MMAPOSS) cop (HEMA / MMA 1/1 + 43 608 575-645 100 8MMAPOSS)

Perileno Rojo [5x10"4 M] Red Perylene [5x10 "4 M]

27 618 605-655 100 p(MMA + 8MMAPOSS)  27 618 605-655 100 p (MMA + 8MMAPOSS)

LDS698 [4x10"4 M] LDS698 [4x10 "4 M]

25 660 635-695 80 P(HEMA+8MMAPOSS]  25 660 635-695 80 P (HEMA + 8MMAPOSS]

LDS 722 [4x10"4 M] LDS 722 [4x10 "4 M]

28 674 650-720 86 p(HEMA +8MMAPOSS)  28 674 650-720 86 p (HEMA + 8MMAPOSS)

LDS 730 [8x10"4 M] LDS 730 [8x10 "4 M]

21 730 690-750 100 p(HEMA + 8MMAPOSS)  21 730 690-750 100 p (HEMA + 8MMAPOSS)

* P(MMA) = polimetacrilato de metilo * P (MMA) = methyl polymethacrylate

* cop(HEMA MMA 1/1 ) = copolímero de hidroxietil-metacrilato con metacrilato de metilo en proporción en volumen 1 a 1 .  * cop (HEMA MMA 1/1) = hydroxyethyl methacrylate copolymer with methyl methacrylate in volume ratio 1 to 1.

* p(HEMA) = polihidroxietil-metacrilato.  * p (HEMA) = polyhydroxyethyl methacrylate.

* 8MMAPOSS = en cada caso la matriz contiene una proporción en peso del 13% de octa(metacrilato de metilo)-silsesquioxano.  * 8MMAPOSS = in each case the matrix contains a 13% weight ratio of octa (methyl methacrylate) -silsesquioxane.

Sistema láser Laser system

La presente invención también se refiere a un sistema de radiación láser de colorante en estado sólido basado en los materiales descritos, con emisión sintonizable en la región verde-roja del espectro, que comprende al menos los siguientes dispositivos: The present invention also relates to a solid state dye laser radiation system based on the described materials, with tunable emission in the green-red region of the spectrum, comprising at least the following devices:

- una cavidad, en la que se ubica el medio activo que comprende al menos un colorante incluido en una matriz sólida de al menos un polímero antes definido; - a cavity, in which the active medium comprising at least one dye included in a solid matrix of at least one polymer defined above is located;

- una fuente de excitación-bombeo del medio activo; y - un mecanismo sintonizador de longitud de onda. - a source of excitation-pumping of the active medium; Y - a wavelength tuner mechanism.

Como fuente de luz de excitación o bombeo, se puede utilizar un emisor de luz coherente o no-coherente, ultravioleta o visible, monocromática o policromática, aunque preferentemente se debe emplear un láser de Nd: YAG, siendo conveniente utilizar su emisión, doblada en frecuencia, a 532 nm, con velocidades repetición de bombeo de entre 1 Hz y 10 KHz, y energías comprendidas entre 0, 1 y 50 milijulios. As a source of excitation or pumping light, a coherent or non-coherent, ultraviolet or visible, monochromatic or polychromatic light emitter can be used, although preferably an Nd: YAG laser should be used, it being convenient to use its emission, folded in frequency, at 532 nm, with repetitive pumping speeds between 1 Hz and 10 KHz, and energies between 0, 1 and 50 millijoules.

La cavidad u oscilador, contiene la matriz con el colorante emisora láser con una configuración geométrica adecuada a uno de los dos tipos de bombeo posibles: transversal o longitudinal. A su vez, el oscilador puede ser dispersivo o no dispersivo. En bombeo transversal, la configuración geométrica preferente del colorante-matriz, de entre todas las posibles, es un cilindro de 1 cm de altura y un diámetro de entre cuatro y 10 mm. Dicho cilindro debe de llevar una cara lateral plana y paralela a su eje de entre 1 y 6 mm. Tanto esa cara lateral como las bases del cilindro deben de estar pulidas, al menos, hasta calidad óptica.  The cavity or oscillator, contains the matrix with the laser emitting dye with a geometric configuration suitable to one of the two possible types of pumping: transverse or longitudinal. In turn, the oscillator can be dispersive or non-dispersive. In transverse pumping, the preferred geometric configuration of the dye-matrix, among all possible ones, is a cylinder 1 cm high and a diameter between four and 10 mm. Said cylinder must have a flat side face parallel to its axis between 1 and 6 mm. Both that side face and the bases of the cylinder must be polished, at least, up to optical quality.

Preferentemente, para la focalización transversal del haz de bombeo sobre la cara plano paralela al eje de la matriz se puede emplear un par de lentes cilindricas, con el fin de conseguir un spot de irradiación rectangular de 10 mm por entre 1 y 3 mm. Preferably, a pair of cylindrical lenses can be used for transverse focusing of the pumping beam on the flat face parallel to the axis of the matrix, in order to achieve a rectangular irradiation spot of 10 mm between 1 and 3 mm.

En las cavidades para bombeo transversal no dispersivo se utiliza un espejo convencional, de aluminio pulido, que llamaremos espejo trasero, como elemento reflectante, situándolo en paralelo, a unos 2 cm de una de las caras del cilindro, con el fin de minimizar las dimensiones de la cavidad. Esta cavidad se cierra con una ventana de vidrio, dispuesta paralelamente al espejo a una distancia de aproximadamente 1 cm de la otra cara de la muestra cilindrica. En su caso, el papel de la ventana de vidrio puede ser ejercido por la propia cara de la muestra sólida más alejada del espejo trasero. In the cavities for non-dispersive transverse pumping, a conventional mirror, of polished aluminum, is used, which we will call the rear mirror, as a reflective element, placing it in parallel, about 2 cm from one of the faces of the cylinder, in order to minimize the dimensions of the cavity. This cavity closes with a glass window, arranged parallel to the mirror at a distance of approximately 1 cm from the other side of the cylindrical sample. Where appropriate, the role of the glass window can be exerted by the face of the solid sample farthest from the rear mirror.

Por tanto, cuando el bombeo sobre las combinaciones de colorante- matriz sólida es transversal, la cavidad debe comprender al menos: Therefore, when the pumping over the solid dye-matrix combinations is transverse, the cavity must comprise at least:

- un par de lentes cilindricas para focalizar el haz de excitación- bombeo selectivamente sobre una de las combinaciones de colorante y matriz sólida; - a pair of cylindrical lenses to focus the excitation-selectively pumping beam on one of the dye and solid matrix combinations;

- un espejo convencional de aluminio pulido como elemento reflectante; y - a conventional mirror of polished aluminum as a reflective element; Y

- una ventana de vidrio que cierra la cavidad, dispuesta paralelamente al espejo. En su caso, la cada de la muestra más alejada del espejo puede ejercer el papel de la ventana como elemento de cierre de la cavidad. - a glass window that closes the cavity, arranged parallel to the mirror. Where appropriate, each of the sample farthest from the mirror can play the role of the window as a closing element of the cavity.

De este modo se genera radiación láser con una anchura espectral de unos pocos nanometros. This generates laser radiation with a spectral width of a few nanometers.

En las cavidades para bombeo transversal dispersivo se incorporan elementos selectores de la longitud de onda dentro de la cavidad. En una configuración, conocida como configuración con red de difracción a incidencia rasante (Figuras 2a y 2b) se incorpora una red de difracción dentro de la cavidad, situada después de la muestra cilindrica en una posición tal que la normal a la superficie de la red forme un ángulo de entre 87° y 89° con el eje definido por la normal a la superficie del espejo trasero (eje de la cavidad). La radiación que incide en la red de difracción procedente de la muestra según el eje de la cavidad, es dispersada por la red de difracción en sus diferentes órdenes. Un espejo totalmente reflectante, llamado espejo sintonizador, se dispone perpendicularmente a la dirección definida por el orden 1 de la red de difracción, de modo que retro-refleja la radiación láser que incide en el mismo dispersada por la red de difracción en su orden 1 . En la llamada cavidad abierta (Figura 2a) el espejo trasero es totalmente reflectante, y la emisión láser de obtiene en la dirección correspondiente al orden cero de la red de difracción. En la cavidad cerrada (Figura 2b) la emisión láser se obtiene a través del espejo trasero, que transmite una fracción de la radiación láser que oscila dentro de la cavidad. Este espejo trasero puede ser bien un espejo con un recubrimiento parcialmente reflectante a la longitud de onda del láser, o bien un polarizador de Glan-Thompson con un recubrimiento antirreflectante en la superficie interna y uno parcialmente reflectante en la superficie externa. In the cavities for dispersive transverse pumping, wavelength selector elements are incorporated into the cavity. In a configuration, known as a configuration with diffraction network with flush incidence (Figures 2a and 2b), a diffraction network is incorporated into the cavity, located after the cylindrical sample in a position such as normal to the surface of the network form an angle between 87 ° and 89 ° with the axis defined by the normal to the surface of the rear mirror (cavity axis). The radiation that affects the diffraction network coming from the sample along the axis of the cavity, it is dispersed by the diffraction net in its different orders. A fully reflective mirror, called a tuning mirror, is arranged perpendicular to the direction defined by the order 1 of the diffraction network, so that it retro-reflects the laser radiation that affects it dispersed by the diffraction network in its order 1 . In the so-called open cavity (Figure 2a) the rear mirror is fully reflective, and the laser emission is obtained in the direction corresponding to the zero order of the diffraction network. In the closed cavity (Figure 2b) the laser emission is obtained through the rear mirror, which transmits a fraction of the laser radiation that oscillates inside the cavity. This rear mirror can be either a mirror with a partially reflective coating at the wavelength of the laser, or a Glan-Thompson polarizer with an anti-reflective coating on the inner surface and a partially reflective one on the outer surface.

Una segunda configuración es la conocida como configuración con red de difracción en montaje de Littrow (Figuras 3a y 3b). La cavidad consta de espejo trasero, muestra con el colorante, uno o dos prismas para expandir el haz y una red de difracción en montaje de Littrow, es decir, con la normal a la superficie de la red de difracción formando un ángulo tal que, en primer orden, la radiación incidente en la red se retro- refleja según el eje de la cavidad. Los prismas se utilizan para expandir el haz de radiación e iluminar la mayor extensión posible de la red de difracción para mejorar la resolución espectral. El espejo trasero tiene las mismas características que en la configuración con la red de difracción en incidencia rasante. En estas cavidades dispersivas la radiación láser generada tiene una anchura espectral en el rango de las milésimas de nanometro. En bombeo longitudinal, la configuración geométrica preferente de la matriz con el colorante, de entre todas las posibles, es un disco de espesor superior a 1 mm y de diámetro variable, preferentemente superior a los 10 mm. El bombeo o excitación de la muestra se produce según el eje de la cavidad, de modo que es co-linear con la emisión láser. Una lente esférica convencional focaliza el haz de bombeo sobre la muestra y dos espejos dicroicos forman la cavidad. El de entrada es transparente a la radiación de bombeo y totalmente reflectante a la radiación láser emitida por la muestra. El de salida es totalmente reflectante a la radiación de bombeo y parcialmente reflectante a la radiación láser emitida por la muestra. A second configuration is known as the configuration with diffraction network in Littrow assembly (Figures 3a and 3b). The cavity consists of a rear mirror, shows with the dye, one or two prisms to expand the beam and a diffraction network in Littrow assembly, that is, with the normal to the surface of the diffraction network forming an angle such that, In the first order, the incident radiation in the network is reflected back along the axis of the cavity. The prisms are used to expand the radiation beam and illuminate the largest possible extent of the diffraction network to improve the spectral resolution. The rear mirror has the same characteristics as in the configuration with the diffraction network in flush incidence. In these dispersive cavities the generated laser radiation has a spectral width in the range of thousandths of a nanometer. In longitudinal pumping, the preferred geometric configuration of the matrix with the dye, among all the possible ones, is a disc of thickness greater than 1 mm and of variable diameter, preferably greater than 10 mm. The pumping or excitation of the sample occurs according to the axis of the cavity, so that it is co-linear with the laser emission. A conventional spherical lens focuses the pumping beam on the sample and two dichroic mirrors form the cavity. The input is transparent to the pumping radiation and fully reflective to the laser radiation emitted by the sample. The output is fully reflective of the pumping radiation and partially reflective of the laser radiation emitted by the sample.

La elección de la longitud de onda central de emisión de este sistema láser, dentro de la región verde-roja del espectro, se consigue mediante el empleo de los materiales descritos en la Tabla 1 , seleccionando en cada caso el correspondiente colorante-matriz de acuerdo a la longitud de onda que se desea. Cuando las muestras se incorporan en una cavidad no dispersiva, la longitud de onda emitida por cada material permanece fija, al valor indicado en la tabla anterior. Utilizando una cavidad dispersiva, con cada muestra se cubren los rangos de sintonizabilidad indicados en la tabla. The choice of the central emission wavelength of this laser system, within the green-red region of the spectrum, is achieved by using the materials described in Table 1, selecting in each case the corresponding dye-matrix according at the desired wavelength. When the samples are incorporated into a non-dispersive cavity, the wavelength emitted by each material remains fixed, at the value indicated in the table above. Using a dispersive cavity, the tunable ranges indicated in the table are covered with each sample.

La selección de las muestras se puede realizar de forma manual o automática. En la primera opción, para sustituir manualmente el elemento emisor colorante-matriz por otro, solo es necesario disponer dentro de la cavidad de un soporte adaptado a la configuración geométrica del elemento emisor colorante-matriz, de forma que se pueda sustituir fácilmente una pieza por otra y que dicho soporte no interfiera con la luz del haz de excitación o bombeo, ni con el haz de emisión de la pieza colorante-matriz. Para ello, puede servir cualquier fijación que cumpla este requisito, así como asegurar la reproducción de la posición al cambiar una pieza por otra, y así evitar la realineación después de cada operación de cambio o sustitución del elemento emisor. A título de ejemplo, en las Figuras 4a y 4b se muestra un soporte simple que se pude utilizar en la configuración de bombeo transversal. Sample selection can be done manually or automatically. In the first option, to manually replace the dye-matrix emitting element with another, it is only necessary to have within the cavity a support adapted to the geometric configuration of the dye-matrix emitting element, so that a piece can easily be replaced by other and that said support does not interfere with the light of the excitation or pumping beam, nor with the emission beam of the dye-matrix piece. To do this, any fixation that meets this requirement can be used, as well as ensuring the reproduction of the position when changing a piece by another, and thus avoid realignment after each change or replacement operation of the emitting element. As an example, a simple support can be used in Figures 4a and 4b that can be used in the transverse pump configuration.

En el caso de una configuración de bombeo longitudinal, la fijación más simple de la muestra puede ser una varilla que atraviese el disco por su centro geométrico. Para el intercambio automático de las piezas láser se pueden utilizar diferentes mecanismos y automatismos de entre los de hoy en día disponibles en el campo de la Óptica. Para esta aplicación concreta, un dispositivo de tipo revolver o noria, sería el adecuado, alojando cada cilindro (bombeo transversal) o disco (bombeo longitudinal) de forma circular alrededor del eje central del dispositivo, tal como se muestra en las figuras 5a y 5b adjuntas. In the case of a longitudinal pumping configuration, the simplest fixation of the sample can be a rod that crosses the disk through its geometric center. For the automatic exchange of laser parts, different mechanisms and automatisms can be used from those available today in the field of Optics. For this specific application, a revolver or ferris wheel type device would be suitable, housing each cylinder (transverse pumping) or disk (longitudinal pumping) in a circular manner around the central axis of the device, as shown in Figures 5a and 5b attached.

Para cambiar una muestra por otra, solo hay que hacer girar el dispositivo de revolver o noria alrededor de su eje, hasta posicionar la nueva muestra de polímero colorante en la posición correcta dentro de la cavidad. La operación se puede automatizar utilizando un motor paso a paso que actúa de microposicionador, por lo que su uso y manipulación puede a su vez simplemente integrarse, por ejemplo, dentro del programa de control de frecuencia de disparos y de energía de salida del láser. To change one sample for another, you just have to rotate the revolver or ferris wheel around its axis, until the new sample of coloring polymer is positioned in the correct position inside the cavity. The operation can be automated using a stepper motor that acts as a micropositioner, so that its use and handling can in turn simply be integrated, for example, into the program for controlling the frequency of shots and laser output energy.

En todo lo anteriormente descrito, el elemento emisor permanece estático durante el proceso de excitación o bombeo. Sin embargo, una mejora sustancial en la duración del sistema láser, objeto de esta patente, se puede conseguir si el elemento emisor colorante-matriz se desplaza durante la operación de excitación. Dado que en el sistema estático la excitación y generación de la luz láser tiene lugar únicamente en un pequeño elemento de volumen, permaneciendo el resto del volumen total de la pieza completamente inalterado, por tanto, se puede aprovechar el resto del material activo por simple incorporación al sistema láser de un mecanismo dinámico que desplace la muestra, de forma controlada, durante el funcionamiento del sistema. Así, en una realización preferente, la fuente de excitación-bombeo se desplaza durante la etapa de excitación, manteniendo fijo el medio activo. En otra realización preferida, el medio activo se desplaza vertical u horizontalmente durante la etapa de excitación-bombeo, manteniendo fija la fuente de excitación. In all of the above, the emitting element remains static during the excitation or pumping process. However, a substantial improvement in the duration of the laser system, object of this patent, can be achieved if the dye-matrix emitting element moves during the excitation operation. Since in the static system the excitation and generation of the laser light takes place only in a small volume element, the rest of the total volume of the piece remaining completely unchanged, therefore, the rest of the active material can be used by simply incorporating a dynamic mechanism into the laser system that moves the sample, in a controlled way, during operation of the system. Thus, in a preferred embodiment, the excitation-pump source moves during the excitation stage, keeping the active medium fixed. In another preferred embodiment, the active medium moves vertically or horizontally during the excitation-pumping stage, keeping the excitation source fixed.

En el caso de las muestras en forma de disco (bombeo longitudinal), por simple giro del eje que las soporta, con regulación de su velocidad de giro en proporcionalidad con la frecuencia o velocidad de bombeo del láser de excitación. Si se considera necesario o conveniente, aprovechar toda la superficie activa del disco, también se puede hacer un barrido mediante un escáner del haz del láser de bombeo, que movería el haz en una posición por vuelta, en un desplazamiento de barrido del haz desde el interior del disco hacia su exterior y viceversa, hasta que tras el uso continuo del láser la eficiencia o rendimiento de esa pieza alcanzase un valor mínimo. In the case of disc-shaped samples (longitudinal pumping), by simple rotation of the shaft that supports them, with regulation of their rotation speed in proportion to the frequency or speed of pumping of the excitation laser. If it is considered necessary or convenient, to take advantage of the entire active surface of the disk, a scan can also be done using a scanner of the pump laser beam, which would move the beam in one position per turn, in a scanning sweep of the beam from the inside the disc towards its outside and vice versa, until after the continuous use of the laser the efficiency or performance of that piece reached a minimum value.

En el caso de las muestras de forma cilindrica (bombeo transversal), se puede igualmente hacer un barrido con el haz del láser de bombeo de la cara lateral de la muestra, que permanecería estática, o bien se le hace girar a la muestra cilindrica sobre su eje central, a la velocidad adecuada y proporcional a la frecuencia del haz de excitación, que en este caso permanecería estático. In the case of cylindrical samples (transverse pumping), a scan can also be done with the beam of the pumping laser on the side face of the sample, which would remain static, or the cylindrical sample is rotated on its central axis, at the appropriate speed and proportional to the frequency of the excitation beam, which in this case would remain static.

Un diseño que permite obtener emisión múltiple, en varios haces láser, para aplicaciones de multiplexado, consiste en utilizar una lente con varios focos para conseguir focalización múltiple del haz de bombeo sobre la muestra. Una lente con tres focos definiría tres zonas irradiadas en la muestra, lo que originaría emisión láser en tres haces diferenciados (Figura 6). A design that allows to obtain multiple emission, in several laser beams, for multiplexing applications, consists in using a lens with several focuses to achieve multiple focusing of the pumping beam on the sample. A lens with three focuses would define three irradiated areas in the sample, which would cause laser emission in three differentiated beams (Figure 6).

Aplicaciones Applications

Como se ha descrito anteriormente, en el apartado del Estado de la Técnica, la utilización de láseres de colorante en el campo de la Medicina ha permitido el desarrollo de nuevas terapias innovadoras. Una de las principales razones, aunque entre otras muchas, por las que la utilización del láser ha alcanzado un notable éxito en sus aplicaciones médicas, radica en el efecto selectivo de la longitud de onda, para cada aplicación en concreto. Los láseres de colorante son especialmente adecuados para proporcionar diferentes longitudes de onda. No obstante, como también se expuso en el apartado del Estado de la Técnica, el uso de los láseres de colorante usuales, de estado líquido, en un entorno médico o industrial presenta muchos inconvenientes debido a la complejidad y riesgos inherentes para la salud que conlleva la utilización de colorantes en fase líquida. La alternativa aquí propuesta, dirigida a resolver esta limitación, y objeto de la presente Patente de Invención, permite seleccionar la longitud de onda deseada dentro del intervalo de longitudes de onda del espectro visible, de forma manual o automática, para su directa aplicación, mediante la utilización de materiales dopados con colorantes en fase sólida. Una de las aplicaciones que demuestra la versatilidad de este nuevo sistema láser es la de la Terapia Fotodinámica. La Terapia Fotodinámica es un procedimiento no invasivo, o mínimamente invasivo, que utiliza sustancias fotosensibilizadoras que, una vez administradas al paciente, son retenidas selectivamente en el tejido enfermo y pueden ser activadas bajo irradiación con luz visible intensa para ocasionar la destrucción fotoquímica selectiva de las células enfermas. Generalmente, la sustancia fotosensibilizadora se activa mediante el uso de luz con longitud de onda adecuada que genera una reacción fotodinámica citotóxica mediada por oxígeno singlete. Por tanto, los láseres de colorante con su capacidad para generar longitudes de onda específicas dentro del espectro visible, son especialmente adecuados para esta aplicación. As described above, in the section of the State of the Art, the use of dye lasers in the field of Medicine has allowed the development of new innovative therapies. One of the main reasons, although among many others, for which the use of the laser has achieved a remarkable success in its medical applications, lies in the selective effect of the wavelength, for each specific application. Dye lasers are especially suitable for providing different wavelengths. However, as also stated in the section of the State of the Art, the use of the usual dye lasers, of liquid state, in a medical or industrial environment presents many drawbacks due to the complexity and inherent risks to the health that entails the use of dyes in liquid phase. The alternative proposed here, aimed at resolving this limitation, and object of the present Invention Patent, allows to select the desired wavelength within the wavelength range of the visible spectrum, manually or automatically, for direct application, by the use of materials doped with dyes in solid phase. One of the applications that demonstrates the versatility of this new laser system is that of Photodynamic Therapy. Photodynamic Therapy is a non-invasive, or minimally invasive, procedure that uses photosensitizing substances that, once administered to the patient, are selectively retained in the diseased tissue and can be activated under irradiation with intense visible light to cause selective photochemical destruction of the diseased cells Usually, The photosensitizing substance is activated by the use of light with adequate wavelength that generates a cytotoxic cytotoxic reaction mediated by singlet oxygen. Therefore, dye lasers with their ability to generate specific wavelengths within the visible spectrum are especially suitable for this application.

Para esta aplicación se usa el láser de colorante en estado sólido con la cavidad para bombeo transversal no dispersivo, puesto que no es necesario que la radiación láser sea especialmente estrecha en anchura de banda. El modus operandi consiste, en primer lugar, en seleccionar el elemento emisor que emita a la longitud de onda a la que absorbe el fotosensibilizador utilizado en el tratamiento. Así, por ejemplo, algunos fotosensibilizadores usuales son Photofrin, que absorbe a 630 nm, ALA, que absorbe a 635 nm o diferentes porfirinas, que absorben en torno a 652 nm. Una vez colocado el elemento emisor láser dentro de la cavidad, de forma manual o bien mecánicamente, la luz láser se conduce hasta la zona que va a ser tratada por medio de sistemas de fibras ópticas. For this application, the solid state dye laser is used with the non-dispersive transverse pumping cavity, since it is not necessary for the laser radiation to be especially narrow in bandwidth. The modus operandi consists, first of all, in selecting the emitting element that emits at the wavelength at which the photosensitizer used in the treatment absorbs. Thus, for example, some usual photosensitizers are Photofrin, which absorbs at 630 nm, ALA, which absorbs at 635 nm or different porphyrins, which absorb around 652 nm. Once the laser emitting element is placed inside the cavity, manually or mechanically, the laser light is conducted to the area to be treated by means of optical fiber systems.

En aplicaciones a espectroscopia se utiliza el láser de colorante en estado sólido con la cavidad dispersiva. La técnica conocida cono fluorescencia inducida por láser (denotada con el acrónimo LIF, correspondiente al nombre de la técnica en inglés) se basa en el hecho de que las especies fluorescentes pueden absorber luz a una frecuencia y luego reemitirla (emitir fluorescencia) a una frecuencia diferente, más baja. Este procedimiento se utiliza para estudiar la estructura de las moléculas o para detección selectiva de especies. Es importante que la longitud de onda de excitación se seleccione de modo que sea fuertemente absorbida por la especie que se irradia. Es en este aspecto donde el láser de colorante en estado sólido con cavidad dispersiva presenta una gran ventaja competitiva por su flexibilidad, que le permite sintonizar la radiación emitida exactamente a la transición de la especie bajo estudio que se pretende excitar. Además, la pequeña anchura de banda espectral que genera la cavidad dispersiva permite discriminar la excitación entre niveles de la especie irradiada muy próximos entre sí. Esta especificidad es de la mayor importancia en campos como, por ejemplo, la detección y medida cuantitativa de concentraciones de polutantes y especies gaseosas en la atmósfera. In spectroscopy applications, the solid state dye laser with the dispersive cavity is used. The known laser-induced fluorescence cone technique (denoted by the acronym LIF, corresponding to the name of the technique in English) is based on the fact that fluorescent species can absorb light at a frequency and then re-emit it (emit fluorescence) at a frequency different, lower. This procedure is used to study the structure of the molecules or for selective detection of species. It is important that the excitation wavelength be selected so that it is strongly absorbed by the species that radiates. It is in this aspect where the solid state dye laser with dispersive cavity has a great competitive advantage due to its flexibility, which allows it to tune the radiation emitted exactly to the transition of the species under study which is intended to excite. In addition, the small spectral bandwidth generated by the dispersive cavity allows the excitation to be discriminated between levels of the irradiated species very close to each other. This specificity is of the greatest importance in fields such as, for example, the detection and quantitative measurement of concentrations of pollutants and gaseous species in the atmosphere.

Un segundo ejemplo de aplicación del láser de colorante en estado sólido con cavidad dispersiva es la espectroscopia Raman resonante. La espectroscopia Raman se basa en la dispersión inelástica de un haz de fotones que inciden en el medio bajo estudio. En este proceso inelástico los fotones absorbidos se reemiten con menor energía. La diferencia en energía entre los fotones absorbidos y reemitidos corresponde a la energía necesaria para excitar las moléculas del medio a un modo vibracional por encima del nivel de partida. En la espectroscopia Raman resonante se ilumina la especie a estudiar con radiación láser de pequeña anchura de línea y se ajusta la longitud de onda del láser de modo que la energía de la luz dispersada coincide con la de una transición de la especie bajo estudio. Por tanto, en esta técnica es determinante el disponer de radiación sintonizable de pequeña anchura de línea, tal como la que proporciona el láser de colorante en estado sólido con cavidad dispersiva. A second example of application of the solid state dye laser with dispersive cavity is the resonant Raman spectroscopy. Raman spectroscopy is based on the inelastic dispersion of a beam of photons that affect the medium under study. In this inelastic process the absorbed photons are re-emitted with less energy. The difference in energy between absorbed and re-emitted photons corresponds to the energy needed to excite the molecules of the medium in a vibrational way above the starting level. In the resonant Raman spectroscopy the species to be studied is illuminated with laser radiation of small line width and the laser wavelength is adjusted so that the energy of the scattered light coincides with that of a transition of the species under study. Therefore, in this technique it is decisive to have tunable radiation of small line width, such as that provided by the solid state dye laser with dispersive cavity.

Los mismos materiales utilizados como medio activo en el láser de colorante en estado sólido, se pueden utilizar como absorbentes saturables para acortar la duración temporal de los pulsos emitidos por los sistemas láser anteriormente descritos. La implementación de esta aplicación se consigue incorporando en la cavidad láser un elemento con geometría de disco o paralelepípedo de 1 o 2 mm de espesor. Este elemento está constituido por una matriz sólida basada en los materiales anteriormente descritos (copolímeros orgánicos, híbridos o incorporando silicio) con colorantes adecuados, tales como pirrometeno 597, rodamina 640 o DODCI, en concentración tal que la densidad óptica del elemento sólido a la longitud de onda de la emisión del láser en estado sólido esté comprendida entre 1 y 5. De este modo se puede estrechar la duración de los pulsos emitidos por el láser de colorante en estado sólido hasta la región del subnanosegundo. The same materials used as active medium in the solid state dye laser can be used as saturable absorbers to shorten the temporal duration of the pulses emitted by the laser systems described above. The implementation of this application is achieved by incorporating into the laser cavity an element with 1 or 2 mm thick disc or parallelepiped geometry. This element consists of a solid matrix based on the materials described above (organic copolymers, hybrids or incorporating silicon) with suitable dyes, such as pyrometene 597, rhodamine 640 or DODCI, in concentration such that the optical density of the solid element at the wavelength of the laser emission in the solid state is between 1 and 5. In this way the duration of the pulses emitted by the laser can be narrowed. solid state dye to the subnanosecond region.

EJEMPLOS DE REALIZACIÓN EXAMPLES OF REALIZATION

Como ejemplos representativos, pero no limitativos, de los materiales objeto de esta patente, a continuación se describen algunos ejemplos sobre su obtención y propiedades, así como de los dispositivos específicamente desarrollados para su utilización como láseres de colorante en estado sólido, y su evaluación y aplicación. Ejemplo 1 As representative, but not limiting, examples of the materials object of this patent, some examples of their obtaining and properties are described below, as well as of the devices specifically developed for use as solid state dye lasers, and their evaluation and application. Example 1

Síntesis de Polímeros y Copolímeros (Matrices sólidas).  Synthesis of Polymers and Copolymers (Solid Matrices).

De entre todos los colorantes láser conocidos hoy en día, se seleccionan, en un primer paso, todos aquellos comerciales de interés, en función de su longitud de onda de emisión, de su eficiencia o rendimiento en la emisión de luz láser, y de su fotoestabilidad. Among all the laser dyes known today, all those commercials of interest are selected in a first step, depending on their emission wavelength, their efficiency or performance in the emission of laser light, and their photostability

Una vez seleccionado un colorante láser concreto, se preparan disoluciones del mismo de entre 0,5 y 2 mM en un monómero o en mezclas de dos o tres de los monómeros elegidos en proporciones variables. En su caso, uno de estos monómeros puede ser uno de los sililados con grupos silsesquioxano, tal como el 8MMAPOSS (octa(metacrilato de metilo)-silsesquioxano), que se añade en una proporción del 13% en peso. Una vez asegurada la solubilidad del colorante en la mezcla de monómeros, se toman 20 mi de esta disolución. A cada una de estas disoluciones se les añade el iniciador azobisisobutironitrilo (20 mg; 0, 12 mmol), que a su vez se solubiliza mediante agitación y posterior tratamiento en un baño de ultrasonidos. A continuación, dichas disoluciones se microfiltran, primero con una membrana de 0,45 mieras y seguidamente con otra de 0,2 mieras de tamaño de poro. Las disoluciones resultantes se vierten sobre unos moldes cilindricos de polipropileno de diámetro interior comprendido entre 10 y 25 mm, dentro de los cuales se desoxigena mediante borboteo de argón o nitrógeno puros, sumergiendo en dichas disoluciones un capilar durante unos diez minutos. Los moldes se cierran y sellan bajo atmósfera inerte y se mantiene a 40 °C durante 48 horas. Transcurrido este tiempo, las disoluciones iniciales habrán solidificado, subiéndose entonces la temperatura hasta los 45° durante un día. A continuación se incrementa la temperatura hasta los 50°C y luego, con objeto de destruir los restos del iniciador que no hubiesen reaccionado, así como el aumentar el grado de conversión final, se sube la temperatura hasta 80°C durante un período de un día. Finalmente, la temperatura se reduce lentamente (5°C/día) hasta alcanzar la temperatura ambiente, con objeto de evitar la congelación de tensiones residuales que podrían afectar la calidad óptica del material obtenido, procediéndose entonces a desmoldear las piezas. Once a specific laser dye is selected, solutions of between 0.5 and 2 mM are prepared in a monomer or in mixtures of two or three of the monomers chosen in varying proportions. Where appropriate, one of these monomers can be one of the silylates with silsesquioxane groups, such as 8MMAPOSS (octa (methyl methacrylate) -silsesquioxane), which is added in a proportion of 13% by weight. Once the solubility of the dye in the monomer mixture is ensured, 20 ml of this solution is taken. The initiator is added to each of these solutions azobisisobutyronitrile (20 mg; 0.12 mmol), which in turn is solubilized by stirring and subsequent treatment in an ultrasonic bath. Then, said solutions are microfiltered, first with a 0.45 micron membrane and then with another 0.2 micron pore size. The resulting solutions are poured onto cylindrical polypropylene molds with an inner diameter between 10 and 25 mm, within which they are deoxygenated by pure argon or nitrogen bubbling, submerging in these solutions a capillary for about ten minutes. The molds are closed and sealed under an inert atmosphere and kept at 40 ° C for 48 hours. After this time, the initial solutions will have solidified, then the temperature will rise to 45 ° for one day. The temperature is then increased to 50 ° C and then, in order to destroy the remains of the initiator that had not reacted, as well as to increase the degree of final conversion, the temperature is raised to 80 ° C for a period of one day. Finally, the temperature is reduced slowly (5 ° C / day) until it reaches room temperature, in order to avoid freezing of residual stresses that could affect the optical quality of the material obtained, then proceeding to unmold the pieces.

Ejemplo 2 Example 2

Evaluación de los nuevos materiales finales como emisores de radiación láser. La evaluación láser de los materiales obtenidos según el procedimiento descrito en el ejemplo anterior, se llevó a cabo una vez convenientemente mecanizados y pulidos en la forma geométrica deseada de acuerdo al diseño de la cavidad láser que se desea utilizar. A título de ejemplo, se puede emplear para dicha evaluación láser alguno de los dispositivos anteriormente descritos, o bien el dispositivo descrito en la patente ES 009901540, conformando entonces los materiales aquí obtenidos en forma de cilindros de 1 cm de altura y 1 cm de diámetro, con un corte paralelo a su eje, con objeto de obtener una superficie plano lateral. Evaluation of the new final materials as emitters of laser radiation. The laser evaluation of the materials obtained according to the procedure described in the previous example, was carried out once conveniently machined and polished in the desired geometric shape according to the design of the laser cavity to be used. As an example, one of the devices described above, or the device described in the patent ES 009901540, can then be used for said laser evaluation, then forming the materials here obtained in the form of cylinders 1 cm high and 1 cm in diameter, with a parallel cut to its axis, in order to obtain a flat lateral surface.

De entre todos los materiales evaluados se eligieron aquellos cuyos valores de eficiencia y estabilidad fueron los mas altos de entre todos los ensayados para cada longitud de onda, buscando al mismo tiempo que haya un solapamiento entre sus emisiones, dentro de la región espectral de interés. Among all the materials evaluated were those whose efficiency and stability values were the highest among all tested for each wavelength, while at the same time seeking an overlap between their emissions, within the spectral region of interest.

En la Tabla 1 se presentan algunos de los materiales desarrollados, así como los correspondientes valores de sus parámetros láser: eficiencia, longitud de onda de emisión, intervalo de emisión y fotoestabilidad, obtenidos siguiendo el procedimiento descrito en el ejemplo 1 . Table 1 shows some of the materials developed, as well as the corresponding values of their laser parameters: efficiency, emission wavelength, emission interval and photostability, obtained following the procedure described in example 1.

TABLA 1. TABLE 1.

Parámetros láser de los materiales seleccionados. Condiciones de Bombeo: Bombeo Transversal a 532nm, 10Hz; energía: 5mJ/pulso, durante 100.000 pulsos en la misma posición.  Laser parameters of the selected materials. Pumping Conditions: Transverse Pumping at 532nm, 10Hz; Energy: 5mJ / pulse, for 100,000 pulses in the same position.

FotoestabilidaPhoto stabilized

Eficien λ Efficiency λ

Intervalo de d D interval

Colorante láser y cia emisi Laser dye and cia emisi

sintonizabilida después de Matriz polimérica* láser ón  tunable after polymer matrix * laser ón

d (nm) 100.000 (%) (nm)  d (nm) 100,000 (%) (nm)

pulsos (%) pulses (%)

Pirrometeno 567 [1 ,5x10"3 Pirrometene 567 [1, 5x10 "3

M] 60 568 545-585 100 p(MMA +8MMA POSS)  M] 60 568 545-585 100 p (MMA + 8MMA POSS)

Pirrometeno 597 [6x10"4 M] Pirrometene 597 [6x10 "4 M]

63 583 565-620 100 P(MMA + 8MMAPOSS) Rodamina 6G [4x10"4 M] 63 583 565-620 100 P (MMA + 8MMAPOSS) Rhodamine 6G [4x10 "4 M]

cop(HEMA/MMA 1/1 + 42 576 557-605 98 8MMAPOSS) cop (HEMA / MMA 1/1 + 42 576 557-605 98 8MMAPOSS)

Rodamina 640[5x10"4 M] Rhodamine 640 [5x10 "4 M]

cop(HEMA MMA 1/1 + 47 640 620-660 96 8MMAPOSS) cop (HEMA MMA 1/1 + 47 640 620-660 96 8MMAPOSS)

Sulforodamina B [4x10"4 M] Sulphordamine B [4x10 "4 M]

cop(HEMA/MMA 1/1 + 43 608 575-645 100 8MMAPOSS) cop (HEMA / MMA 1/1 + 43 608 575-645 100 8MMAPOSS)

Perileno Rojo [5x10"4 M] Red Perylene [5x10 "4 M]

27 618 605-655 100 p(MMA + 8MMAPOSS)  27 618 605-655 100 p (MMA + 8MMAPOSS)

LDS698 [4x10"4 M] LDS698 [4x10 "4 M]

25 660 635-695 80 P(HEMA+8MMAPOSS]  25 660 635-695 80 P (HEMA + 8MMAPOSS]

LDS 722 [4x10"4 M] LDS 722 [4x10 "4 M]

28 674 650-720 86 p(HEMA +8MMAPOSS)  28 674 650-720 86 p (HEMA + 8MMAPOSS)

LDS 730 [8x10"4 M] LDS 730 [8x10 "4 M]

21 730 690-750 100 p(HEMA + 8MMAPOSS)  21 730 690-750 100 p (HEMA + 8MMAPOSS)

* P(MMA) = polimetacrilato de metilo * P (MMA) = methyl polymethacrylate

* cop(HEMA/MMA 1/1 ) = copolímero de hidroxietil-metacrilato con metacrilato de metilo en proporción en volumen 1 a 1 .  * cop (HEMA / MMA 1/1) = hydroxyethyl methacrylate copolymer with methyl methacrylate in volume ratio 1 to 1.

* p(HEMA) = polihidroxietil-metacrilato.  * p (HEMA) = polyhydroxyethyl methacrylate.

* 8MMAPOSS: 8MMAPOSS: en cada caso la matriz contiene una proporción en peso del 13% de octa(metacrilato de metilo)- silsesquioxano  * 8MMAPOSS: 8MMAPOSS: in each case the matrix contains a 13% weight ratio of octa (methyl methacrylate) - silsesquioxane

Los resultados obtenidos de eficiencia, sintonizabilidad y fotoestabilidad demuestran la viabilidad de utilización de estos nuevos materiales como emisores de luz láser, objeto de la presente patente de invención. Ejemplo 3 The results obtained in efficiency, tunability and photostability demonstrate the feasibility of using these new materials as laser light emitters, object of the present invention patent. Example 3

Sistema láser con selector de longitud de onda  Laser system with wavelength selector

Dicho sistema láser consta de los elementos y dispositivos que se describen a continuación. Said laser system consists of the elements and devices described below.

Como fuente de luz de excitación o bombeo, se utiliza un láser de Nd:YAG, con emisión, doblada en frecuencia, a 532 nm, velocidades repetición de bombeo de entre 1 Hz y 10 KHz, y energías comprendidas entre 0, 1 y 50 milijulios. As a source of excitation or pumping light, an Nd: YAG laser is used, with emission, doubled in frequency, at 532 nm, repetitive pumping speeds between 1 Hz and 10 KHz, and energies between 0, 1 and 50 millijoules

Como cavidad, para bombeo transversal, se utiliza una configuración del colorante-matriz consistente en un cilindro de 1 cm de altura y un diámetro de entre cuatro y 10 mm. Dicho cilindro debe de llevar una cara lateral plana y de 10X4 mm. Tanto esa cara lateral como las bases del cilindro deben de estar pulidas hasta calidad óptica. Para la focalización transversal del haz de bombeo sobre la cara plano paralela al eje de la matriz se empleó un par de lentes cilindricas, que permiten obtener un área de irradiación de 10 mm por entre 1 y 3 mm. As a cavity, for transverse pumping, a dye-matrix configuration consisting of a cylinder 1 cm high and a diameter between four and 10 mm is used. Said cylinder must have a flat side face of 10X4 mm. Both that side face and the bases of the cylinder must be polished to optical quality. A pair of cylindrical lenses were used for transverse focusing of the pumping beam on the flat face parallel to the axis of the matrix, which allows to obtain an irradiation area of 10 mm between 1 and 3 mm.

Cuando la cavidad es no dispersiva, se utiliza un espejo convencional, de aluminio pulido, como elemento reflectante, situándolo en paralelo, a unos 2 cm de una de las caras del cilindro y una ventana de vidrio, dispuesta paralelamente al espejo a una distancia de aproximadamente 1 cm de la otra cara de la muestra cilindrica. When the cavity is non-dispersive, a conventional mirror, of polished aluminum, is used as a reflective element, placing it in parallel, about 2 cm from one of the faces of the cylinder and a glass window, arranged parallel to the mirror at a distance of approximately 1 cm from the other side of the cylindrical sample.

La elección de la longitud de onda central de emisión de este sistema láser, dentro de la región verde-roja del espectro, se consigue mediante el empleo de los materiales descritos en la Tabla 1 , seleccionando en cada caso el correspondiente colorante-matriz de acuerdo a la longitud de onda que se desea. A tal fin, dicha selección se puede realizar de forma manual o automática. The choice of the central emission wavelength of this laser system, within the green-red region of the spectrum, is achieved by using the materials described in Table 1, selecting in each case the corresponding dye-matrix of according to the desired wavelength. To this end, said selection can be made manually or automatically.

Para sustituir manualmente el elemento emisor colorante-matriz por otro, solo es necesario colocarlo dentro de la cavidad, en un soporte adaptado a su configuración geométrica a modo de contra-molde, que asegure su fijación y la reproducción de la posición al cambiar una pieza por otra (Figuras 4a y 4b). Para el intercambio mecánico de dichos elementos se utiliza un dispositivo de tipo revolver o noria, en donde se alojan diferentes cilindros colorante-matriz, tal como se muestra en la figura 5 (b). To manually replace the dye-matrix emitting element with another, it is only necessary to place it inside the cavity, in a support adapted to its geometric configuration as a counter-mold, which ensures its fixation and reproduction of the position when changing a piece on the other (Figures 4a and 4b). For the mechanical exchange of said elements a revolver or ferris wheel type device is used, where different dye-matrix cylinders are housed, as shown in Figure 5 (b).

Para cambiar una muestra por otra, solo hay que hacer girar el dispositivo de revolver o noria alrededor de su eje, hasta posicionar la nueva muestra de polímero colorante en la posición correcta dentro de la cavidad. Esta operación se puede automatizar utilizando un motor paso a paso que actúa de microposicionador, por lo que su uso y manipulación puede a su vez simplemente integrarse, por ejemplo, dentro del programa de control de frecuencia de disparos y de energía de salida del láser. To change one sample for another, you just have to rotate the revolver or ferris wheel around its axis, until the new sample of coloring polymer is positioned in the correct position inside the cavity. This operation can be automated using a stepper motor that acts as a micropositioner, so that its use and handling can in turn simply be integrated, for example, into the program for controlling the frequency of shots and laser output energy.

Con este dispositivo, se puede seleccionar la longitud de onda central deseada, de acuerdo a las emisiones de los cilindros colorante- matriz disponibles. With this device, the desired central wavelength can be selected, according to the emissions of the available dye-matrix cylinders.

Cuando se desea obtener emisión sintonizable de pequeña anchura espectral, se utiliza una cavidad dispersiva, según el esquema presentado en la figura 2. La muestra se coloca entre el espejo trasero y la red de difracción, a 3 cm de cada uno de estos elementos. El espejo trasero es de aluminio, totalmente reflectante y de 1 cm de diámetro. La red de difracción es hológráfica, de 1200 lineas/mm y tiene unas dimensiones de 5 cm x 1 cm. El espejo sintonizador se coloca a 5 cm de la red de difracción, es de aluminio totalmente reflectante y tiene unas dimensiones de 5 cm x 1 cm. La emisión láser ocurre en la dirección correspondiente al orden cero de la red de difracción. Situando una muestra con un colorante determinado dentro de la cavidad, se obtiene emisión láser con una anchura de línea en el rango de las milésimas de nanometro, sintonizable sobre 30-40 nm, dependiendo del colorante, tal como se muestra en la Figura 1 . Ejemplo 4 When it is desired to obtain tunable emission of small spectral width, a dispersive cavity is used, according to the scheme presented in Figure 2. The sample is placed between the rear mirror and the diffraction net, 3 cm from each of these elements. The rear mirror is aluminum, fully reflective and 1 cm in diameter. The diffraction net is holographic, 1200 lines / mm and has dimensions of 5 cm x 1 cm. The tuning mirror is placed 5 cm from the diffraction net, is fully reflective aluminum and has dimensions of 5 cm x 1 cm. The laser emission occurs in the direction corresponding to the zero order of the diffraction network. By placing a sample with a particular dye inside the cavity, laser emission is obtained with a line width in the range of thousandths of a nanometer, tunable over 30-40 nm, depending on the dye, as shown in Figure 1. Example 4

Umbral de daño de los nuevos materiales para su utilización como absorbentes saturables.  Damage threshold of new materials for use as saturable absorbers.

Cuando los nuevos materiales se incorporan dentro de la cavidad láser para su utilización como absorbentes saturables para acortar la duración temporal de los pulsos emitidos, deben soportar las elevadas intensidades típicas de la radiación láser oscilando dentro de la cavidad. La capacidad de dichos materiales para soportar altas intensidades se investigó sometiéndolos a pulsos de 60 y 160 femtosegundos (fs), a las longitudes de onda de 800 y 400 nm, a velocidades de repetición de hasta 1 kiloherzio (kHz), y con energías comprendidas entre 30 microjulios y 1 ,4 milijulios. Las muestras eran transparentes a 800 nm y tenían densidades ópticas en el rango 0,8 a 3,7 a 400 nm. Con bombeo a 800 nm con pulsos de 60 fs y velocidad de repetición de 1 kHz, una muestra de PM567 no experimenta daños a intensidades inferiores a 80 GW/cm2. Cuando se utiliza rodamina 640 o PM597 a intensidades por debajo de 80 GW/cm2 (gigavatios por centímetro cuadrado) no se produce daño, pero la radiación transmitida aparece focalizada, indicando la existencia de fenómenos no lineales. En la rodamina 640 la radiación se transmite uniformemente, mientras que en el PM597 lo hace en haces discretos. A 84 GW/cm2 comienza a generarse luz blanca en el PM597, clara indicación de que a estas intensidades dominan los fenómenos no lineales. En la rodamina 640 no aparece daño hasta una intensidad de 100 GW/cm2. When the new materials are incorporated into the laser cavity for use as saturable absorbers to shorten the temporal duration of the pulses emitted, they must withstand the high intensities typical of the laser radiation oscillating within the cavity. The ability of these materials to withstand high intensities was investigated by subjecting them to pulses of 60 and 160 femtoseconds (fs), at wavelengths of 800 and 400 nm, at repetition rates of up to 1 kiloherzio (kHz), and with energies comprised between 30 microjoules and 1, 4 millijoules. The samples were transparent at 800 nm and had optical densities in the range 0.8 to 3.7 at 400 nm. With pumping at 800 nm with pulses of 60 fs and repetition speed of 1 kHz, a sample of PM567 does not experience damage at intensities below 80 GW / cm 2 . When rhodamine 640 or PM597 is used at intensities below 80 GW / cm 2 (gigawatts per square centimeter) no damage occurs, but the transmitted radiation appears focused, indicating the existence of nonlinear phenomena. In rhodamine 640 the radiation is transmitted uniformly, while in the PM597 does it in discrete beams. At 84 GW / cm 2, white light begins to be generated in the PM597, a clear indication that nonlinear phenomena dominate at these intensities. In rhodamine 640 no damage appears up to an intensity of 100 GW / cm 2 .

Utilizando radiación de 400 nm en pulsos de 60 fs a una velocidad de repetición de 1 kHz, una muestra de PM597 con densidad óptica de 3,7 no se daña hasta una intensidad incidente de 21 GW/cm2. Esta misma intensidad no daña una muestra de rodamina 640 con densidad óptica de 0.8. Puesto que en todas las cavidades que se utilizan en el láser de colorante en estado sólido objeto de esta patente las intensidades de la radiación son muy inferiores (no superiores a 6 GW/cm2), queda demostrada la capacidad de los nuevos materiales para ser utilizados en aplicaciones de acortamiento de pulsos. Using 400 nm radiation in pulses of 60 fs at a repetition rate of 1 kHz, a sample of PM597 with an optical density of 3.7 is not damaged until an incident intensity of 21 GW / cm 2 . This same intensity does not damage a rhodamine sample 640 with optical density of 0.8. Since in all the cavities that are used in the solid state dye laser object of this patent the radiation intensities are much lower (not exceeding 6 GW / cm 2 ), the ability of the new materials to be Used in pulse shortening applications.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DESCRIPTION OF THE FIGURES

Figura 1. Espectros láser de algunas de las combinaciones colorante-matriz sólida desarrolladas en la presente invención que conforman un medio activo para la generación de luz láser. Figure 1. Laser spectra of some of the solid dye-matrix combinations developed in the present invention that form an active means for the generation of laser light.

Figuras 2a y b. Cavidad láser sintonizable en configuración con red de difracción a incidencia rasante: (a) cavidad abierta; (b) cavidad cerrada. Figures 2a and b. Tunable laser cavity in configuration with diffraction network with flush incidence: (a) open cavity; (b) closed cavity.

Figura 3a y b. Cavidad láser sintonizable en configuración con red de difracción en montaje de Littrow: (a) cavidad con un prisma; (b) cavidad con dos prismas. Figuras 4a y b. Soporte simple para la sujeción de las muestras láser e intercambio manual de las mismas en la configuración de bombeo transversal. Figuras 5a y b. Diseño de un dispositivo tipo revólver o noria para el intercambio automático de muestras: (a) portamuestras para bombeo longitudinal; (b) portamuestras para bombeo transversal. Figure 3a and b. Tunable laser cavity in configuration with diffraction network in Littrow assembly: (a) cavity with a prism; (b) cavity with two prisms. Figures 4a and b. Simple support for the fastening of the laser samples and their manual exchange in the cross-pumping configuration. Figures 5a and b. Design of a revolver or ferris wheel type device for automatic sample exchange: (a) sample holder for longitudinal pumping; (b) sample holder for transverse pumping.

Figura 6. Esquema representando la focalización múltiple del haz de bombeo sobre la muestra para el caso de una lente con tres focos, definiendo tres zonas de irradiación y emisión láser en tres haces diferenciados. Figure 6. Scheme representing the multiple focusing of the pumping beam on the sample in the case of a lens with three focuses, defining three areas of irradiation and laser emission in three differentiated beams.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Sistema de radiación láser de colorante en estado sólido, caracterizado porque emite radiación láser sintonizable, discreta o continuamente, en la región verde-roja del espectro electromagnético, y que comprende al menos los siguientes elementos: 1. Solid state dye laser radiation system, characterized in that it emits tunable laser radiation, discretely or continuously, in the green-red region of the electromagnetic spectrum, and which comprises at least the following elements: - una cavidad en la que se ubica un medio activo que comprende al menos un colorante incluido en una matriz sólida de al menos un polímero.  - a cavity in which an active medium is located comprising at least one dye included in a solid matrix of at least one polymer. - una fuente de excitación-bombeo del medio activo, y - a source of excitation-pumping of the active medium, and - un mecanismo sintonizador de longitud de onda. - a wavelength tuner mechanism. 2. Sistema de radiación láser según la reivindicación 1 , donde la fuente de excitación-bombeo comprende al menos un emisor de luz que posee las características a), b), c) y d), siendo cada una de ellas seleccionadas entre las dos opciones dadas: 2. Laser radiation system according to claim 1, wherein the excitation-pumping source comprises at least one light emitter having the characteristics a), b), c) and d), each being selected from the two options given: a) ultravioleta y visible;  a) ultraviolet and visible; b) monocromática y policromática;  b) monochromatic and polychromatic; c) coherente y no-coherente; y  c) coherent and non-coherent; Y d) continua y pulsada.  d) continuous and pulsed. 3. Sistema de radiación láser según la reivindicación 2, donde la fuente de excitación-bombeo comprende al menos un emisor de luz visible, monocromática, coherente y pulsada. 3. Laser radiation system according to claim 2, wherein the excitation-pumping source comprises at least one visible, monochromatic, coherent and pulsed light emitter. 4. Sistema de radiación láser según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la fuente de excitación-bombeo se desplaza durante la etapa de excitación, manteniendo fijo el medio activo. 4. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the excitation-pump source moves during the excitation stage, keeping the active medium fixed. 5. Sistema de radiación láser según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el medio activo se desplaza vertical u horizontalmente o rota durante la etapa de excitación bombeo, manteniendo fija la fuente de excitación. 5. Laser radiation system according to any of claims 1 to 3, wherein the active medium moves vertically or horizontally or rotates during the pumping excitation stage, keeping the excitation source fixed. 6. Sistema de radiación láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una cavidad no dispersiva que a su vez comprende: 6. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 5, comprising a non-dispersive cavity which in turn comprises: - un par de lentes cilindricas para focalizar el haz de excitación- bombeo selectivamente sobre una de las combinaciones de colorante y matriz sólida;  - a pair of cylindrical lenses to focus the excitation-selectively pumping beam on one of the dye and solid matrix combinations; - un espejo de aluminio; y  - an aluminum mirror; Y - una ventana de vidrio que cierra la cavidad, dispuesta paralelamente al espejo,  - a glass window that closes the cavity, arranged parallel to the mirror, cuando el bombeo sobre las combinaciones de colorante-matriz sólida es transversal. when pumping over solid dye-matrix combinations is transverse. 7. Sistema de radiación láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una cavidad dispersiva que a su vez comprende: 7. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 5, comprising a dispersive cavity which in turn comprises: - un par de lentes cilindricas para focalizar el haz de excitación- bombeo selectivamente sobre una de las combinaciones de colorante y matriz sólida;  - a pair of cylindrical lenses to focus the excitation-selectively pumping beam on one of the dye and solid matrix combinations; - un espejo de aluminio, dispuesto paralelamente a las caras de la muestra, y perpendicular al eje de la cavidad definido por la perpendicular a las caras planas de la muestra;  - an aluminum mirror, arranged parallel to the faces of the sample, and perpendicular to the axis of the cavity defined by the perpendicular to the flat faces of the sample; - una red de difracción, preferentemente holográfica, dispuesta de modo que la muestra con el colorante queda situada entre el espejo trasero y la red de difracción, que forma un ángulo de entre 87° y 89° con el eje de la cavidad; y  - a diffraction net, preferably holographic, arranged so that the sample with the dye is located between the rear mirror and the diffraction net, which forms an angle between 87 ° and 89 ° with the axis of the cavity; Y - un espejo de aluminio, llamado espejo sintonizador, que se dispone perpendicularmente a la dirección definida por el orden 1 de la red de difracción, cuando el bombeo sobre las combinaciones de colorante-matriz sólida es transversal. - an aluminum mirror, called a tuning mirror, which is arranged perpendicular to the direction defined by order 1 of the diffraction network, when pumping over solid dye-matrix combinations is transverse. 8. Sistema de radiación láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una cavidad dispersiva que a su vez comprende: 8. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 5, comprising a dispersive cavity which in turn comprises: - un par de lentes cilindricas para focalizar el haz de excitación- bombeo selectivamente sobre una de las combinaciones de colorante y matriz sólida;  - a pair of cylindrical lenses to focus the excitation-selectively pumping beam on one of the dye and solid matrix combinations; - un espejo dicroico, parcialmente transparente a la radiación emitida por el colorante en matriz sólida, dispuesto paralelamente a las caras de la muestra, y perpendicular al eje de la cavidad definido por la perpendicular a las caras planas de la muestra;  - a dichroic mirror, partially transparent to the radiation emitted by the solid matrix dye, arranged parallel to the faces of the sample, and perpendicular to the axis of the cavity defined by perpendicular to the flat faces of the sample; - una red de difracción, preferentemente holográfica, situada de modo que la muestra con el colorante queda situada entre el espejo dicroico y la red de difracción, que forma un ángulo de entre 87° y 89° con el eje de la cavidad; y  - a diffraction network, preferably holographic, located so that the sample with the dye is located between the dichroic mirror and the diffraction network, which forms an angle between 87 ° and 89 ° with the axis of the cavity; Y - un espejo de aluminio, llamado espejo sintonizador, que se dispone perpendicularmente a la dirección definida por el orden 1 de la red de difracción,  - an aluminum mirror, called a tuning mirror, which is arranged perpendicular to the direction defined by order 1 of the diffraction network, cuando el bombeo sobre las combinaciones de colorante-matriz sólida es transversal. when pumping over solid dye-matrix combinations is transverse. 9. Sistema de radiación láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende una cavidad dispersiva que a su vez comprende: 9. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 5, comprising a dispersive cavity which in turn comprises: - un par de lentes cilindricas para focalizar el haz de excitación- bombeo selectivamente sobre una de las combinaciones de colorante y matriz sólida;  - a pair of cylindrical lenses to focus the excitation-selectively pumping beam on one of the dye and solid matrix combinations; - un espejo dicroico, parcialmente transparente a la radiación emitida por el colorante en matriz sólida, dispuesto paralelamente a las caras de la muestra, y perpendicular al eje de la cavidad definido por la perpendicular a las caras planas de la muestra; - a dichroic mirror, partially transparent to the radiation emitted by the solid matrix dye, arranged parallel to the faces of the sample, and perpendicular to the axis of the cavity defined by the perpendicular to the flat faces of the sample; - uno o dos prismas situados de modo que la muestra con el colorante queda situada entre el espejo dicroico y los prismas, que se disponen de modo que actúan como expansores del haz láser; y - one or two prisms located so that the sample with the dye is located between the dichroic mirror and the prisms, which are arranged so that they act as expanders of the laser beam; Y - una red de difracción, preferentemente holográfica, colocada a continuación de los prismas en montaje de Littrow, esto es, colocada de modo que, en primer orden, retro-refleja la radiación incidente en la misma, - a diffraction network, preferably holographic, placed after the prisms in Littrow assembly, that is, placed so that, in the first order, it retro-reflects the radiation incident therein, cuando el bombeo sobre las combinaciones de colorante-matriz sólida es transversal. when pumping over solid dye-matrix combinations is transverse. 6. Sistema de radiación láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la cavidad comprende además: 6. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the cavity further comprises: - una lente esférica para focalizar el haz de excitación-bombeo selectivamente sobre una de las combinaciones de colorante y matriz sólida; y  - a spherical lens to focus the excitation-pumping beam selectively on one of the dye and solid matrix combinations; Y - dos espejos dicroicos,  - two dichroic mirrors, cuando el bombeo sobre las combinaciones de colorante-matriz sólida es longitudinal. when the pumping over the solid dye-matrix combinations is longitudinal. 7. Sistema de radiación láser según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el mecanismo sintonizador de longitud de onda es un intercambiador de las muestras matriz sólida-colorante que comprende un soporte ubicado dentro de la cavidad, con forma de disco o cilindro giratorio, que está atravesado por una varilla en su centro geométrico, y aloja alrededor de dicho eje central del disco o cilindro las combinaciones colorante-matriz sólida, a modo de dispositivo tipo revolver o noria. 7. Laser radiation system according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavelength tuner mechanism is a solid-dye matrix sample exchanger comprising a support located within the cavity, shaped like a disk or cylinder rotating, which is crossed by a rod in its geometric center, and houses around said central axis of the disc or cylinder solid-matrix dye combinations, as a revolver or ferris wheel. 8. Medio activo para la generación y emisión de luz láser en un sistema de radiación láser descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde dicho medio comprende al menos un colorante incluido en una matriz sólida de al menos un polímero. 8. Active medium for the generation and emission of laser light in a laser radiation system described in any one of claims 1 to 7, wherein said medium comprises at least one dye included in a solid matrix of at least one polymer. 9. Medio activo según la reivindicación 8, donde los polímeros que componen la matriz sólida se seleccionan entre polímeros sintéticos lineales y entrecruzados. 9. Active medium according to claim 8, wherein the polymers comprising the solid matrix are selected from linear and crosslinked synthetic polymers. 10. Medio activo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, donde los polímeros se seleccionan de entre los obtenidos a partir de los monómeros del grupo comprendido por: metacrilato de metilo, metacrilato de 2-hidroxietilo, tetracrilato de pentaeritritol, metacrilato de trifluorometilo, pentaeritritol triacrilato, acrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de trietoximetil-silil-propilo, monómeros sililados con grupos silsesquioxano y combinaciones de ellos. 10. Active medium according to any one of claims 8 or 9, wherein the polymers are selected from those obtained from the monomers of the group comprising: methyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, pentaerythritol tetracrilate, trifluoromethyl methacrylate , pentaerythritol triacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, triethoxymethyl-silyl propyl methacrylate, silylated monomers with silsesquioxane groups and combinations thereof. 11. Medio activo según la reivindicación 10, donde la matriz sólida tiene una composición seleccionada entre: polimetacrilato de metilo; copolímero de metacrilato de hidroxietilo con metacrilato de metilo, entrecruzado con tetracrilato de pentaeritritol; copolímero de metacrilato de metilo con metacrilato de trifluorometilo; copolímero de metacrilato de metilo con pentaeritritol triacrilato; polimetacrilato de 2-hidroxietilo; copolímero de metacrilato de hidroxietilo con metacrilato de trietoximetil- silil-propilo; copolímeros de monómeros del grupo seleccionado según la reivindicación 10 con octa(metacrilato de metilo)-silsesquioxano, y copolímeros de monómeros del grupo seleccionado según la reivindicación 10 con otros monómeros silsesquioxano. 11. Active medium according to claim 10, wherein the solid matrix has a composition selected from: methyl polymethacrylate; copolymer of hydroxyethyl methacrylate with methyl methacrylate, crosslinked with pentaerythritol tetracrylate; copolymer of methyl methacrylate with trifluoromethyl methacrylate; copolymer of methyl methacrylate with pentaerythritol triacrylate; 2-hydroxyethyl polymethacrylate; hydroxyethyl methacrylate copolymer with triethoxymethyl silyl propyl methacrylate; monomer copolymers of the selected group according to claim 10 with octa (methyl methacrylate) -silsesquioxane, and monomer copolymers of the selected group according to claim 10 with other silsesquioxane monomers. 12. Medio activo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 1 1 , donde el colorante pertenece a la familia de los pirrometenos, rodaminas, perilenos, LDS, o cualquier otro colorante con emisión en la región verde- roja del espectro, o una combinación de ellos. 12. Active medium according to any one of claims 8 to 1, wherein the dye belongs to the family of pyrometenes, rhodamines, perylenes, LDS, or any other dye emitted in the green-red region of the spectrum, or a combination from them. 13. Medio activo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12 donde, para bombeo transversal, la matriz sólida es un cilindro de 1 cm. de altura y un diámetro de entre 4 y 10 mm., con una cara lateral plana, paralela a su eje, de entre 1 a 6 mm. y pulida hasta obtener calidad óptica. 13. Active medium according to any one of claims 8 to 12 wherein, for transverse pumping, the solid matrix is a 1 cm cylinder. of height and a diameter of between 4 and 10 mm., with a flat side face, parallel to its axis, between 1 to 6 mm. and polished until optical quality is obtained. 14. Medio activo según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12 donde, para bombeo longitudinal, cada una de las combinaciones seleccionadas tiene la configuración de un disco de espesor superior a 1 mm. y de diámetro variable. 14. Active medium according to any one of claims 8 to 12 wherein, for longitudinal pumping, each of the selected combinations has the configuration of a disc of thickness greater than 1 mm. and of variable diameter.
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