Люминесценция ионов неодима и эрбия в лазерных кристаллах двойного фторида натрия-иттрия и в новых кристаллах двойного хлорида калия-свинца при высоких плотностях возбуждения

• Автор: Иванова, Светлана Эдуардовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Содержание:

Глава I. Обзор литературы
Глава II. Внутрицентровые переходы в кристаллах
^о.4Уо.бГ2.2:КЕ и КРЬ2С15:11Е (ИЕ = Ег3+, Nd3+)
1. Выращивание и структура кристаллов
2. Экспериментальные методики
3. Спектры поперечных сечений поглощения кристаллов
ИУЕ:11Е и КРС:11Е (КБ = Ег, N6) и параметры интенсивности
4. Спектры и кинетика затухания люминесценции
кристаллов МУГ:БЕ и КРС:11Е (НЕ = N6, Ег) при Т=300 К
5. Низкотемпературные оптические спектры кристаллов
ИУГгЕг
6. Выводы
Глава III. Процессы переноса энергии в кристаллах
ИУ^ЫЕ (ЛЕ = N(1, Ег)
1. Самотушение люминесценции в кристаллах 1ЧУЕ:КЕ 78 (ИЕ = N(1, Ег)
1.1. Микропараметры переноса энергии. Выводы теории
1.2. Макроскорости переноса энергии. Выводы теории
1.3. Концентрационное самотушение люминесценции в
кристаллах ИУР:Ш
1.4. Концентрационное самотушение люминесценции в
кристаллах ИУБ :Ег
2. Процессы ир-конверсии в кристаллах ^БгЕг Ю6
2.1. Макроскорости переноса энергии. Нелинейное Ю6
взаимодействие (рр-конверсия). Выводы теории.
2.2. Динамика населенностей возбужденных уровней Ег при Ю8
импульсном ир-конверсионном возбуждении в ИКобласти
2.3. Исследование концентрационных зависимостей спектров цд
и заселения уровней 483/2 и 4Р9/2
2.4. Стационарные населенности возбужденных уровней Ег при ир-конверсионном возбуждении в ИК-области
3. Выводы
Глава IV. Динамика населенностей возбужденных
уровней Nd и Ег в кристаллах КРС
1. Заселение возбужденных уровней неодима в кристаллах КРС при прямом УФ-возбуждении
2. Заселение возбужденных уровней неодима в кристаллах КРС при ир-конверсионном возбуждении
3. Заселение возбужденных уровней эрбия в кристаллах КРС при прямом возбуждении
4. Заселение возбужденных уровней эрбия в кристаллах КРС при wp-конверсионном возбуждении
5. Выводы
Заключение
Список литературы
Актуальной задачей современной квантовой электроники является расширение спектрального диапазона излучения твердотельных лазеров. Основные длины волн генерации большинства современных коммерческих твердотельных лазеров лежат в ИК-области спектра. Для конверсии ИК-излучения в видимую область обычно применяются методы нелинейной оптики, такие как генерация гармоник или смешение частот в нелинейных кристаллах. При использовании методов нелинейной оптики необходимо удовлетворить ряду строгих условий к выходному излучению лазера накачки, что часто приводит к снижению эффективности.
Альтернативным эффективным средством конверсии ИК-излучения в видимую область, не имеющим связанных с методами нелинейной оптики ограничений, является получение лазерного излучения с накачкой по ир-конверсионным схемам. В мр-конверсионных лазерах преобразование частоты излучения осуществляется в самом активном элементе и при определенных условиях накачки и выборе состава среды возможно создание многоцветных лазеров, излучающих одновременно или последовательно на различных длинах волн, как в видимой, так и в ИК-области. Такие лазеры перспективны для практического использования в системах оптических линий связи, дальнометрии, медицине, геодезии, телевидении, экологии и др.
Возможность получения лазерного излучения при накачке по ир-конверсионной схеме впервые была экспериментально показана еще в 70-е годы [1]. Импульсная генерация видимого излучения была продемонстрирована на кристаллах Ва(У,УЬ)2Р8:Ег в области 0.67 мкм и на кристаллах Ва(У,УЬ)2р8:Но в области 0.55 мкм при комнатной температуре и при накачке импульсной лампой в области 0.97 мкм (1971г. [1]). Впоследствии было получено большое количество аналогичных экспериментальных результатов на различных диэлектрических кристаллах, активированных редкоземельными ионами (РЗИ); в качестве источников накачки использовались как газоразрядные лампы, так и перестраиваемые твердотельные лазеры. Появление мощных ИК лазерных диодов (ЛД) стимулировало интерес к разработкам твердотельных лазеров с диодной накачкой. Для прямой накачки активных сред и генерации в видимой области необходимы доступные лазерные диоды, работающие в видимой и УФ области, однако, на рынке таковых в настоящее время нет. Таким образом, актуальным является выяснение возможностей создания лазеров с накачкой

Таблица 2.11. Расчетные значения сил осцилляторов электро-дипольных переходов /^'сак,
вероятностей излучательных переходов Ар, коэффициентов ветвления /Зр, , радиационных т]0 = (и.],)'1 и экспериментально измеренных техр (указаны в скобках) времен жизни, расчетных Илл и экспериментальных IV (указаны в скобках) скоростей МФБП у -> / и энергетических зазоров АЕр. Звездочками в соответствующих колонках обозначены величины техр, К и АЕр ПРИ Т=6 К. Крестиками отмечены: суммарная сила осциллятора /ехр=
ум+Е* и соответствующие значения Ар и г10. Оценки сделаны в модели ШъеЬег^ 1.А. & Moos НЖ

Переход см1 г ей,сак ] 9 70^’ •4/» > с1 Рл _гай . Ко), мс К, с1 ЛЕ, см1
1 2 3 4 5 6 7
13/2 -> 4115/2 6554 1.02 1.328+ 62 80+ 1 16.2 12.5+ (12) (Ю)а 0 6090
41ц/2 —> 4113/2 —>• 4115/2 3596 10150 0.48 0.52 9 76 0.1 0.9 11.8 (10.4) (6.8)3 (10.4)* 0 3330
%/2 41ц/2 -> т —> 4115/2 2391 5987 12541 0.06 0.54 0.15 0.5 27 34 0.01 0.44 0.55 16 (0.0054)3 (0.017)* 3,8x104 (5,8x104) 1930
4Р9/2 %/2 \а 41]5/2 2825 5216 8812 15366 0.07 1.0 0.24 1.68 0.8 38.5 25.7 558.6 0.001 0.061 0.041 0.896 1.6 (0.184) (0.169)а (0.309)* 4800 (4811) 2500
^3/2 -> 4^9/2 -> %/2 -> V 113/2 ->41.5/2 2950 5775 8166 11762 18316 0.02 0.60 0.23 1.43 1.47 0.3 28.2 21.7 279.2 692.0 ЗхЮ’4 0.028 0.021 0.273 0.677 0.98 (0.66) (0.588)3 (0.66)* 491 (481) 2940
2Нц/2 -> 483/2 —> 4р9/2 —> 419/2 41ц/2 —> 41п/2 4115/2 1015 3965 6790 9181 12777 19331 0.015 0.297 0.506 0.186 0.186 3.322 0.02 6.6 32.8 22.1 42.7 1744.8 10'5 З.бхЮ'3 0.0177 0.012 0.023 0.944 0.54 7.4x106