Низкотемпературная спектроскопия примесных центров Pr3+ в кристаллах оксиортосиликатов

• Автор: Юкина, Татьяна Георгиевна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

§1.1 Сравнительная характеристика методов оптической и

нелинейной лазерной спектроскопии примесных центров

§ 1.2 Основные представления спектроскопии примесных ионов

в широкозонных диэлектрических кристаллах

§1.3 Кристаллические среды для оптической памяти и фурье

процессоров (основные требования и характеристики)

§ 1.4 Современное состояние в области спектроскопии

редкоземельных ионов в кристаллах оксиортосиликатов

Глава 2. Техника эксперимента

§2.1 Приборы и техника спектроскопии оптического

поглощения
§2.2 Техника лазерной селективной спектроскопии и
спектроскопии с разрешением во времени
§2.3 Лазерный комплекс для наблюдения фотонного эха
§2.4 Низкотемпературная техника эксперимента
§2.5 Образцы для исследования
Глава 3. Спектроскопия оптического поглощения примесных ионов
Рг3+ в кристаллах У28Ю5, Ьи28Ю5, Сй28і05
§3.1 Система термов и оптические переходы внутри Р-оболочки
иона Рг3+
§3.2 Спектры оптического поглощения кристаллов У28Ю5:Рг3+,
іді28Ю5:Рг3+, Са28Ю5:Рг3+
§3.3 Температурная и концентрационная зависимость спектров поглощения кристаллов У28Ю5:Рг3+, Ьи28і05:Рг3+, Сй28і05:Рг3+ .. 48 §3.4 Селективная спектроскопия примесных центров в кристаллах У28Ю5:Рг3+, ЬщЗіС^Рг33", Сс128і05:Рг3+

§3.5 Симметрийный анализ спектров поглощения оптических
центров Рг3+ в кристаллах оксиортосиликатов
Глава 4. Лазерная селективная спектроскопия с временным разрешением примесных ионов Рг3+ в кристаллах У28Ю5, Ьи28Ю5, Нс128Ю5 . . 67 §4.1 Затухание люминесценции кристаллов У28Ю5:Рг3+,
Ьи28Ю5:Рг3+, 0628і05:Рг3+при малой концентрации примесных
ионов
§4.2 Особенности затухания люминесценции кристалла
У28і05:Рг3+ при вариации концентрации примесных ионов
§4.3 Взаимодействие однотипных и неэквивалентных
оптических центров Рг3+ в кристалле У28Ю5:Рг3+
§4.4 Анализ экспериментальных кривых затухания люминесценции в модели переноса и захвата на ловушки
энергии возбуждения примесных ионов
Глава 5. Нелинейная лазерная спектроскопия кристаллов У28Ю5:Рг3+,
Ьи28і05:Рг3+, 0628і05:Рг3+
§5.1 Фотонное эхо на резонансных оптических переходах
примесных ионов Рг3+ в кристалле У28і05
§5.2 Температурная зависимость амплитуды двухимпульсного
фотонного эха в кристалле У28Ю5:Рг3+
§5.3 Механизмы разрушения эхо-сигнала в кристалле
У28Ю5:Рг3+
§5.4 Фотостимулированная ап-конверсия квантовых уровней примесных ионов в кристаллах У28і05:Рг3+, 1дд28Ю5:Рг3+,
Об28Ю5:Рг3+
Заключение
Литература

Актуальность работы. Широкое, разностороннее, постоянно растущее практическое применение люминесцирующих материалов на основе специально активированных ионами переходных металлов и редкоземельными ионами широкозонных диэлектрических кристаллов делает их объектами интенсивных исследований [1-8]. Активированные кристаллы находят широкое применение не только в таких традиционных областях, как квантовая электроника и сцинтиляционная техника. В настоящее время наблюдается значительный интерес к активированным кристаллам, как резонансным оптическим средам для наблюдения когерентных переходных процессов, на основе которых возможно создание принципиально новых оптических запоминающих устройств и процессоров для параллельной обработки больших информационных потоков [9,10].
Несмотря на разные аспекты прикладного использования активированных кристаллов, центральным объектом внимания является примесный ион и его ближайшее кристаллическое окружение. Электронная структура примесного иона и его взаимодействие с кристаллическим окружением полностью определяет основные оптические и люминесцентные свойства примесного кристалла. Важнейшей характеристикой является энергетический спектр примесных ионов, непосредственно зависящий от особенностей структуры поля лигандов в катионных узлах. Для получения исчерпывающей информации о структуре энергетического спектра примесных ионов, наличии метастабильных энергетических уровней недостаточно использовать обычные методы спектроскопии оптического поглощения [11-15]. Неоднородное уширение оптических полос в спектре поглощения может скрывать многоцентровость, связанную с неэквивалентностью катионных узлов, и маскировать взаимодействие между неэквивалентными оптическими

С целью выяснения закономерности распределения ионов активатора Рг3+ по неэквивалентным катионным узлам, было проведено исследование концентрационной зависимости оптических спектров кристалла У80:Рг3+. Увеличение концентрации ионов активатора Рг+3, прежде всего, приводило к обычному концентрационному уширению спектральных линий (рис.3.5). В исследуемом спектральном диапазоне, интегральная интенсивность поглощения кристалла У80:Рг3+ увеличивалась пропорционально увеличению общей концентрации ионов активатора. Для минимизации ошибки мы отследили эту закономерность для двух спектральных линий 1 и 1* (рис.3.5). Суммарная площадь под спектральными линиями 1 и 1* увеличивалась пропорционально концентрации ионов активатора. Однако площадь под каждой из линий 1 и 1* изменялась по-разному. Площадь спектральной линии 1 возрастала в соотношении “1:2,2:6,5”, а 1* соответственно “1:1,6:3,2”.
При высокой концентрации ионов активатора в спектре поглощения отчётливо наблюдаются спектральные линии 61 и 82 (рис.3.6). Частотный интервал, разделяющий спектральные линии 1* и 81 составлял 8,9 см'1, а линии 1 и 82, 21,4 см"1. Эти же, но практически скрытые шумами, спектральные линии присутствуют в спектре поглощения образца с промежуточной концентрацией ионов Рг3+ (рис.3.5). В кристалле У80:Рг3+ с малой концентрацией ионов активатора спектральные линии 82 и 52 отсутствовали. Интенсивность спектральных линий 82 и 82 зависела от температуры. При 80 К, спектральные линии 81 и 52 в спектре поглощения практически исчезали (рис.3.6). В спектре люминесценции мы не обнаружили спектральные линии совпадающие по частоте с 8! и 82. Надо отметить, что спектральные линии 5, 3, 4*, 2* также характеризуются определённой структурой (рис.3.5). Однако она не зависела от концентрации ионов активатора.