Спектрально-люминесцентные и структурные свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Er3+

• Автор: Малов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ГРАНАТОВ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Ег3+ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1 Сущность метода и расчетные формулы для определения спектроскопических характеристик ТЯ3+ ионов в кристаллах
1.2 Особенности кристаллографической структуры кристаллов гранатов
1.3.Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства кристаллов со структурой граната, активированных ионами Ег3+
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ МЕТОДИК СПЕКТРАЛЬНО -ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ, КИНЕТИЧЕСКИХ И РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КРИСТАЛЛОВ ГРАНАТОВ, АКТИВИРОВАННЫХ Т113+ ИОНАМИ
2.1 Способы получения, концентрации и геометрия образцов кристаллов, используемых для проведения спектрально-люминесцентных, кинетических и рентгеноструктурных исследований
2.2 Описание установок для проведения спектрально-люминесцентных измерений
2.3 Описание установки для проведения кинетических измерений
2.4 Описание установки и методик для проведения рентгеноструктурных исследований
2.5 Особенности применения метода Джадца-Офельта для определения спектроскопических характеристик кристаллов КНГГ, активированных ТЯ3+ ионами
2.6 Методика определения спектральной зависимости сечения люминесценции вынужденного перехода и расчет спектральной зависимости сечения усиления
ГЛАВА 3. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ КНГГ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ ТЯ3+ (Ег3+, Ш3+, Тш3+)
3.1 Спектроскопические характеристики кристаллов гранатов (ИАГ, КНГГ), активированных Т113+ ионами
3.1.1 Спектры поглощения и параметры интенсивности примесных ионов в кристаллах ИАГ:Ег, КНГГ:Ег, КНГГ:Ш, КНГГ:Тт
3.1.2 Спектры поглощения и параметры интенсивности кристаллов КНГГ:Ег3+ с различными значениями концентрации ионов Ег3
3.2 Рентгенографическое исследование структуры кристаллов КНГГ:Ег3+ с различной концентрацией ионов Ег3+

3.3 Температурные зависимости интенсивностей переходов ионов Ег3+ в кристаллах КНГГ :Ег
3.4 Вероятности излучательных и безызлучательных переходов ионов Ег3+ в кристаллах КНГГ :Ег
ГЛАВА 4. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ КНГГ:Ег
4.1. Спектры люминесценции кристаллов КНГГ:Ег
4.2 Спектры люминесценции и сечения усиления для лазерного перехода 411з
ионов Ег3"1" в кристаллах КНГГ:Ег3+
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Решение фундаментальных задач по исследованию структуры энергетических уровней, интенсивностей переходов, симметрии окружения редкоземельного иона в кристаллической матрице, а также процессов взаимодействия примесных центров в кристаллах играет важную роль для оценки перспективности данного материала в качестве активной среды при создании твердотельных лазеров.
Анализ первых, а также выполненных в последнее время работ по получению стимулированного излучения на переходах ТК3 ионов в твердотельных матрицах показывает, что генерационный эксперимент, как правило, базируется на фундаментальных исследованиях в области двух важных направлений физики твердотельных лазеров: спектроскопии и кристаллографии. Задачи, решаемые в современной физике лазерных кристаллов, ориентированы на установление связей между структурными свойствами активированных кристаллов, их спектроскопическими характеристиками и рабочими параметрами лазеров. К настоящему времени проведено значительное количество исследований по изучению спектроскопических и структурных свойств кристаллов, активированных Т1А ионами, имеющих важное значение для оптимизации состава твердотельной матрицы с целью получения эффективной лазерной генерации. Результаты этих исследований представлены в многочисленных оригинальных статьях и ряде научных обзоров [1-5].
Благодаря сочетанию совокупности физических свойств и характеристик, кристаллы со структурой граната, активированные та3+ ионами, занимают особое место среди большого многообразия лазерных материалов. Наиболее распространенным активатором среди ТЯ3+ ионов в кристаллах гранатов является ион Ыс13~, обеспечивающий получение генерации на длине волны 1,06 мкм (переход 4Рз/2—>41ц/2). На основе кристаллов иттрий-алюминиевого граната, активированного ионами Ыс13+

Таблица 1.3. Таблица значений для ионов Егл~г в кристаллах ИАГ:Ег
Кристалл Тип симметрии окружения иона Параметры Джада-Офельта
П2'1020см2 П4-Ю20см2 П6-Ю20см2
ИАГ:Ег [73] 0.24 2
ИАГ:Ег [51] Г>1 0.68 1
ИАГ:Ег [68] 0.66±0.13 0.80±0.14 0.7140
ИАГ:Ег [65] 0.45 0
ИАГ:Ег [69] 0.39 0
ИАГ:Ег [71]’ 0.74 0
ИАГ:Ег [71]*' 0.72 0
Из таблицы видно, что значения параметров интенсивности для кристаллов ИАГ:Ег, полученных различными авторами, характеризуются значительным разбросом, что, на наш взгляд, может быть обусловлено следующими причинами:
• погрешностью в определении концентрации ионов Ег3+;
• выбором метода решения переопределенной системы линейных уравнений, число которых определяется числом переходов из основного состояния 4115/2 ионов Ег3+ на возбужденные мультиплеты, для которых экспериментально зарегистрированы спектры поглощения;
• возможностью образования в кристаллах ИАГ:Ег структурных дефектов замещения (когда либо ион У3+, либо Ег3+ занимает октаэдрическую позицию), образование ассоциатов ионов активатора (особенно при больших концентрациях ионов Ег3+) [74].
Для получения лазерной генерации на переходах ионов Ег3+ в области Е5 и 3 мкм большое значение имеют спектроскопические данные об уровнях 4115/2з 4113/2з 41ц/2- В работе [49] с помощью фурье—спектрометра высокого разрешения исследованы спектры поглощения ДЛЯ переходов 4115/2—4113/2,