Спектрально-люминесцентные свойства боратов и силикатов редких земель - активных сред твердотельных лазеров ближнего ИК-диапазона

• Автор: Лебедев, Валерий Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 273 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Механизмы люминесценции и процессы переноса энергии электронного возбуждения в кристаллах с хромом и неодимом

1.1. Перенос энергии электронного возбуждения в конденсированных

средах
1.2. Высококонцентрированные кристаллы на основе гетеродесмических соединений с неодимом и хромом
1.2.1 Кристаллическая структура, спектроскопия и люминесценция высококонцентрированных неодимовых лазерных кристаллов
1.2.2 Спектрально-люминесцентные свойства ионов Сг3+ в некоторых лазерных кристаллах

1.2.3 Кристаллическая структура хантита

2. 2. Исследования кристаллического строения и межионных

взаимодействий в кристаллах (ТИ 1.ХТИ *)8сз(В03)4 с неодимом
2.1 Образцы, аппаратура и методика измерений
2.2 Выращивание монокристаллов ЯБВ
2.3 Симметрия кристаллической структуры
(ТК11-хТК2х)8с3(ВОз)
2.4 Высококонцентрированные лазерные кристаллы Ыс1:Га8сз(ВОз)4
2.4.1 Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов
Ыб:Ьа8сз(ВОз)
2.4.2. Процессы безызлучательной релаксации электронного возбуждения ионов Ыс13+ в кристаллах Ис1:Ьа8сз(ВОз)
3. Изучение особенностей переноса энергии в кристаллах двойных скандоборатов с хромом и с хромом и неодимом
3.1 Спектроскопия, люминесценция и внутрицентровая релаксация хрома в кристаллах Сг:Се8с3(ВОз)
3.2 Взаимодействие ионов хрома и неодима в кристаллах Сг,Ыс1:

4. Поиск и исследования высокоэффективных иттербиевых кристаллических лазерных сред
4.1 Спектрально-люминесцентных свойства лазерных кристаллов, активированных трёхвалентными ионами иттербия

4.2 Свойства монокристаллов УЬ:Ь8В
4.3 Свойства монокристаллов УЫУСОВ
4.4 Монокристаллы УЬ:Ы№03 - потенциальные среды для высокоэффективных лазеров с самоудвоением частоты генерации
4.4.1 Вырапщвание кристаллов УЪ:1л№>
4.4.2 Абсорбционные и люминесцентные свойства УЪ:1лМ)Оз
4.4.3 Радиационное время жизни и сечения переходов
УЫЫМЮз
4.4.4 Генерационные параметры лазерных сред на основе кристаллов УЪ3+:

4.5 Монокристаллы УЬ:СаОс14(8Ю4)30 -низкопороговые лазерные среды
с длиной волны генерации 1,06 мкм
4.5.1 Штарковская структура мультиплетов УЬ:Са0сЦ(8Ю4)
4.5.2 Кинетика затухания люминесценции УЬ:СаОс14(8Ю4)зО
4.5.3 Сечения переходов УЬ:СаОб4(8Ю4)зО
4.5.4 Оценка лазерных характеристик УЪ3+:СаОс14(8Ю4)зО
4.5.5 Тушение люминесценции УЬ3+ в монокристаллах
УЬ3+,Се3+:СаОё4(8Ю4)зО
5. Ионы эрбия в некоторых гетеродесмических соединениях - основах 1,5 мкм лазеров
5.4. Свойства кристаллов Ег:Ь8В
5.5. Свойства кристаллов Ег:УСОВ и ЕпСВГВ
5.6. Тушение люминесценции эрбия в кристаллах
Ег3+,Се3:С08..................................................Г...Т
5.6.2. Спектроскопия ионов эрбия
5.6.3. Перенос энергии Ег3+ -> Се3+ в Ег3+,Се3+:СаОс14(8Ю4)зО
6. Кристаллические среды с иттербием и эрбием для
полуторамикронных лазеров
6.1 Межионные взаимодействия в кристаллах УСОВ и СВРВ, активированных ионами иттербия и эрбия
6.2 Затухание люминесценции ионов УЬ3+ в монокристаллах УЬ3+,Ег3+,Се3+:СаОб4(8Ю4)
6.3 Кинетика полуторамикронной люминесценции ионов Ег3+ в монокристаллах УЬ3+,Ег3+,Се3+:СаОс14(8Ю4)зО
6.4 Влияние температуры на перенос энергии УЬ-Ег

6.5 Эволюция населённости лазерного уровня иона эрбия в монокристаллах УЬ3+,Ег3+,Се3+:СаОб4(8Ю4)зО
6.6 Сравнительный анализ порогов генерации некоторых сенсибилизированных иттербий - эрбиевых лазерных сред
7. Заключение
8. Литература

1.2. Высококонцентрированные кристаллы на основе гетеродесмических соединений с неодимом и хромом.
Неодимовые лазерные среды, благодаря удачной схеме уровней ионов Nd3+ и высоким вероятностям излучательных переходов с уровня 4F3/2, занимают одно из самых значительных мест [5-7, 51,52] среди нескольких сотен других кристаллических лазерных сред, в которых ионы редкоземельных элементов (РЗИ) применяются в качестве активных центров.
Неодим относится к группе лантаноидов, т.е. элементов с достраивающейся 41-оболочкой, которая экранирована полностью заполненными оболочками 5 s2, 5р6, 6s2. Как и в других редкоземельных ионах, оптический электрон хорошо экранирован от влияния кристаллических полей матрицы внешними электронами, поэтому общий вид спектров неодима для разных матриц меняется слабо. Влияние матрицы проявляется лишь в изменении вероятностей переходов, относительных интенсивностей и полуширин отдельных полос в спектрах и величины расщепления их компонент.
Кристаллы, активированные неодимом, окрашены в характерный сиреневый цвет и имеют ййтенсивные, сравнительно узкие полосы поглощения в областях 520, 580, 750, 800 и 900 нм. При возбуждении излучением в любую из них наблюдается интенсивная люминесценция с максимумами на длинах волн 900,1060, 1340 и 1800 нм (рис. 1.2). Все указанные полосы люминесценции соответствуют переходам с одного и того же метастабильного уровня 4F3/2, распадающегося в электрическом поле на два штарковских подуровня, на нижележащие уровни 4Ij (j=9/2, 11/2, 13/2, 15/2). Причем около 80-90% энергии излучается на переходах 4F3/2-4l9/2,41ц/2 10-20% - на переходе 4F3/2-4Ii3/2 и менее 1% - на переходе 4F3/2-4Ii5/2 [53-55]. Такое распределение энергии в спектре люминесценции с уровня 4F3/2 неодима на уровни основного терма 41 слабо изменяется при переходе от одной матрицы к другой. Величина пиковых поперечных сечений [2] 4F3/2 - 41ц/2 в разных кристаллах имеет значения от Ю"20 - до 10' 18 см2 [43,56] (иногда больше, как, например, в кристалле YV04 - 1,3.10"18 см