Эффекты безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения в активированных средах

• Автор: Селина, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 95 с. : ил

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 Теория безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения

1.1 Эволюция донорных и акцепторных возбуждений в системе примесных центров при импульсной
накачке

1.2 Стационарное возбуждение системы примесных центров

1.3 Выводы к главе

2 Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения при импульсной

накачке
2.1 Исследование процессов миграционного переноса энергии электронного возбуждения в конденсированных средах, содержащих примесные центры (обобщение прыжкового механизма переноса энергии)
2.2 Расчет эволюции населенности акцепторов в условиях обратного
переноса энергии
2.3 Расчет эволюции населенности доноров в условиях обратного
переноса энергии
2.4 Сравнительный анализ влияния обратного переноса энергии электронного возбуждения на процессы выбывания акцепторов
2.5 Определение макропараметров прямого и обратного переноса
2.6 Выводы к главе
3 Безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения при
стационарной
накачке

3.1 Перенос энергии электронного возбуждения между примесными ионами в твердых телах в условиях стационарной
накачки
3.2 Прямой и обратный донор-акцепторный перенос энергии
электронного возбуждения в условиях стационарной накачки
3.3 Общий случай
3.4 Выводы к главе
4 Взаимодействие примесных центров с полем когерентного излучения в
условиях стационарной генерации
4.1 Введение
4.2 Формулировка и анализ кинетических уравнений, описывающих лазерную генерацию
4.3 Расчет пороговой энергии накачки и КПД лазера на монокристалле УЬЪ+ ,Егъ* ,Се3+ CaGd4(5Ю4)3 О с однородной
накачкой
4.4 Расчет и оптимизация пороговой энергии накачки и КПД лазера на
монокристалле УЬ'+, Ег3+, Се3+ : СаСс1 (5704 )3 О с накачкой лазерным диодом
4.5 Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение
В последние годы резко повысился интерес к кристаллам и стеклам, активированным трехвалентными ионами эрбия, предназначенным для создания твердотельных лазеров с длиной волны излучения вблизи 1.5 мкм. Полуторамикронное лазерное излучение находит применение в ряде интенсивно развивающихся областей науки и технологии, например, в кабельной и направленной оптической связи. Электромагнитное излучение вблизи 1.5 мкм наименее опасно для зрения и перспективно для применения в офтальмологии. Безопасные для зрения лазеры требуются в технологии обработки металлов, дальнометрии, локации и т.п.
В качестве твердотельных активных сред для лазеров с длиной волны излучения вблизи 1.5 мкм широко используются стекла, активированные трехвалентными ионами иттербия и эрбия. Состояние 4115/2 иона эрбия -основное, и лазер на переходе 4113/2 —» 4115/2 работает по трехуровневой схеме. Ионы иттербия являются ионами-сенсибилизаторами. Эффективность сенсибилизации УЬ3+-> Ег3+ сильно зависит от химического состава матрицы, поскольку последний влияет на скорость внутрицентровой многофононной релаксации энергии с уровня 41ц/2 на лазерный уровень 41п/2. В ряде стеклянных матриц с высокой скоростью релаксации 41ц/2 —» 41)з/г обратный

перенос энергии Ег —>УЬ не наблюдается и сенсибилизация эффективна.
Кристаллы, являясь упорядоченными средами, как активные среды для лазеров имеют ряд преимуществ по отношению к стеклам, в частности, более высокую теплопроводность. Однако, кристаллические эрбиевые лазеры уступают лазерам на стекле по генерационным характеристикам. Основной проблемой создания кристаллического лазера, превосходящего по генерационным характеристикам лазеры на стекле, является низкая эффективность сенсибилизации УЬ3+—>Ег3+, связанная с обратным переносом энергии Ег3+—> УЬ3+. Задача создания кристаллического эрбиевого лазера таким образом тесно связана с задачей изучения процессов прямого и обратного переноса энергии между ионами УЬ3+ и Ег3+.

рассмотрим уравнение (2.12).
Введем обозначения:
Y;WDA(r’r')- РАГ') = Я(Г’Г')

YWAD(rS)-pd(r’) = V(r,r')

В этих обозначениях уравнение (2.12) можно записать в виде:
- nd (г, 0 • X <г, г) ■ (1 - па {г) + dt т,, ^
+(1 - nd (t, г)) ■ y ф> о ■ пс (?>г')+о - nd (г, 0) • Y r')-nd(r'’r)~
- nd О, 0 • Yb(r’nd O', 0) (2.21)
Решение уравнения (2.21) находится аналогично решению (2.3) и имеет вид:

nd (г, t) = ad (г, t) • (1 + Yc^y) ■ fnaO', О ■ ocd(r',-/') • dt’) + (2.22)

+ ad(r,t) • (Yb(r>'■') • O',О • «
ad (r, t) = exp(X (-c(r, r') + o(r, r')) • J4 (/, t') • <*') •

• exp(-£ 00,r') + aO, r'))-t-tlid)

Преобразуем второе слагаемое в (2.22). Усредним его по акцепторам аналогично усреднению (2.16) по донорам, и учитывая, что уровни возбуждения как доноров, так и акцепторов малы, получаем следующее выражение для усредненного значения второго слагаемого:
г ' еХР ФУ da ' Ф ЬФ’ Г))
У da • ~ j-----------------' "=, Па 0 - О, • dt'
da О Z'-'.I