Спектроскопические свойства и безызлучательные взаимодействия трехвалентных ионов иттербия, эрбия и церия в монокристаллах оксиортосиликатов кальция-гадолиния

• Автор: Ворошилов, Игорь Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
1.1. Спектрально-люминесцентные и генерационные характеристики монокристаллических материалов, активированных трёхвалентными ионами эрбия
1.2. Силикаты редкоземельных элементов. Структурный тип апатита-бритолита. Лазерные материалы на основе оксиортосиликатов
ГЛАВА 2. МОНОКРИСТ А ЛЛИЧЕСКИЕ ОБРАЗЦЫ, МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1. Приготовление монокристаллических образцов
2.2. Методика проведения эксперимента
2.3. Методика расчётов
ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ Ег3+,Се3+:СаОс14(8Ю4)зО
3.1. Изучение спектрально-люминесцентных свойств монокристаллов Ег3+,Се3+:СаСс14(8Ю4)зО
3.2. Перенос энергии Ег3+ -> Се3+ в монокристаллах Ег3+,Се3+:СаОс14(8Ю4)зО
ГЛАВА 4. СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВА ЛАЗЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, АКТИВИРОВАННЫХ ТРЁХВАЛЕНТНЫМИ ИОНАМИ ИТТЕРБИЯ
4.1. Спектрально-люминесцентные свойства монокристаллов УЬ3+:СаОа4(8Ю4)зО
4.2. Оценка лазерных характеристик монокристаллов УЬ3+:СаОсЦ(8Ю4)зО на длине волны излучения 1.064 мкм
4.3. Тушение люминесценции УЬ3+ в монокристаллах УЬ3+,Се3+:СаОа4(8Ю4)зО
ГЛАВА 5. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ УЬ3+->Ег3+ В МОНОКРИСТАЛЛАХ УЬ3+,Ег3+,Се3+:СаОс14(8Ю4)зО
5.1. Затухание люминесценции ионов УЪ3+ в монокристаллах УЬ3+,Ег3+,Се3+:Са0а4(8Ю4)30
5.2. Затухание люминесценции ионов Ег3+ в монокристаллах УЬ3+,Ег3+,Се3+:СаСс14(8Ю4)зО
5.3. Эволюция населённости лазерного уровня иона эрбия в монокристаллах УЬ3+,Ег3+,Се3+:СаО<14(8Ю4)зО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ДОПОЛНЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Сфера применения лазеров в научно-
технической деятельности человека с каждым годом неуклонно
расширяется. Появляются более жёсткие требования к параметрам, характеристикам и конструкции лазерных излучателей. Это, в свою очередь, стимулирует поиск и исследование новых активных сред, пригодных для применения в лазерах.
В последние годы резко повысился интерес к кристаллам и стёклам, активированным трёхвалентными ионами эрбия, для создания твёрдотельных 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 оптической и направленной связи. Электромагнитное
излучение вблизи 1.5 мкм наименее опасно для зрения (порог повреждения 0.8 Дж/см2) и перспективно для применения в
офтальмологии. Безопасные для зрения лазеры требуются в технологии обработки металлов, дальнометрии, локации и т.д.
Индуцированное излучение на резонансном переходе (4113/2 -> 4115/г) эрбия в стекле (к = 1.536 мкм) впервые было получено в 1965 году Снитцером и Вудкоком [1]. Известно, что накопление энергии возбуждения на лазерном уровне *\т Ег в стекле осуществляется преимущественно (или полностью) через канал сенсибилизации -'УЬ - > 41|шЕг ~> 41|з/2Ег [2] (см. рис. 1, процесс (3)). В таких условиях энергетические характеристики иттербий-эрбиевых лазерных сред в решающей степени определяются эффективностью безызлучательного переноса возбуждения в паре УЬ3+ -> Ег3+.

oem(v) = crahs(v) (Ib/(Ibj) exp((hv-Ea)/kT)
(2.7)
где і и j - номера подуровней основного и возбужденного мультиплетов, Ьіф = exp (-ЛЕіф/ кТ) - Больцмановские факторы заселенности штарковских подуровней соответствующего i(j) мультиплета, E0=hc/X0, - длина волны резонансного перехода в спектре, h - постоянная Планка, к - постоянная Больцмана.
Спектры сечений усиления получали согласно формулы:
где Р = пРЫ - часть ионов, находящаяся в возбужденном состоянии (п -концентрация возбужденных ионов, а N - общая концентрация).
Для повышения точности рассчётов спектров сечений люминесценции методом обратимости исходные спектры поглощения в длинноволновой части спектра измеряли на образцах с более высокой оптической плотностью и толщиной.
Оценку радиационного времени затухания люминесценции иона Ег3+ в СвБ производили при помощи формулы Фюхтбауэра-Ладенбурга. Спектр сечений люминесценции, полученный по формуле (2.6), приводился к наилучшему соответствию со спектром сечений испускания, полученным методом обратимости путем подбора величины времени жизни в (2.6). Эту процедуру проводили для каждой поляризации отдельно. Затем радиационное время жизни вычисляли по формуле
где 2тх берется со статистическим весом 2 вследствие вырождения двух кристаллографических направлений в плоскости, перпендикулярной к “с”.
OamplW=P С7ет(Я) - (1-Р) CTahs(X)
(2.10)
тг=(2т±+тц)/3
(2.11),