Лазеры на кристаллах LiF с центрами окраски и лазерная спектроскопия ионов Nd3+ в кристаллах CaF2

• Автор: Федоров, Владимир Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Использование кристаллов с центрами окраски при создании лазерных источников излучения для спектроскопических исследований 1Л Обзор литературы
а) Центры окраски в щелочно-галлоидных кристаллах
б) Некоторые общие свойства центров окраски
в) Использование кристаллов в качестве пассивных
модуляторов добротности и активных сред для твердотельных

перестраиваемых лазеров.
1.2 Стабилизация энергии излучения УАО:НсЕ+ лазера с пассивным
затвором на основе кристаллов 1ЛЕ:Е:

1.3 Эффективные лазеры на основе кристаллов ШчЕг’
1.4 Лазеры на основе кристаллов 1лЕ:Е2’ с перестраиваемым коллинеарным акустооптическим фильтром
1.5 Перестраиваемые пикосекундные лазеры на основе кристаллов ЕЛчЕг’
1.6 Многочастотная и широкополосная лазерная генерация на основе кристаллов
с ЦО
Выводы к первой главе
ГЛАВА 2 Исследование агрегатных оптических центров иона неодима во фторидных кристаллах с помощью когерентных методов лазерной спектроскопии.
2.1 Введение

2.2 Неоднородное расщепление и уширение линий поглощения иона Nd3+ в кристаллах CaF2
2.3 Селективное насыщение линий поглощения М и N центров в кристалле CaF2:Nd3+
2.4 Оптическая эхо-спектроскопия и фазовая релаксация ионов Nd3+ в кристаллах CaF2
Выводы ко второй главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В последние годы большое количество работ посвящено исследованию фундаментальных свойств парных оптических центров редко-земельных (РЗ) элементов, таких как: тонкое расщепление линий, быстрый перенос энергии, антистоксовая люминесценция, кооперативная люминесценция. В ряду РЗ элементов неодим занимает особое место, поскольку является наиболее широко используемым активаторным ионом для лазерных кристаллов. В кристаллах СаР2 полосы поглощения ионов неодима, соответствующие различным оптическим центрам, значительно разнесены друг относительно друга по шкале частот. Кроме того, в этих кристаллах происходит сильная кластеризация ионов неодима. Это приводит к тому, что уже при концентрации неодима
0.3 весовых % основная часть примеси неодима сосредоточена в парных (М центр) и четверных (Ы центр) кластерах. Все это делает кристаллы СаР2:КсЗ~ удобным объектом для исследования коллективных взаимодействий ионов неодима.
Одним из эффективных способов исследования свойств примесей является лазерная спектроскопия, включающая в себя такие методы как: селективное лазерное возбуждение люминесценции, спектральное выжигание провалов, фотонное эхо, измерение кинетики насыщенного поглощения и затухания люминесценции. Развитие селективной лазерной спектроскопии в большой степени связано с развитием перестраиваемых лазеров на красителях. Прогресс, достигнутый в последние 20 лет в исследованиях и применении перестраиваемых лазеров на центрах окраски (ЛЦО), позволяет рассчитывать на все более широкое их использование в различных разделах лазерной спектроскопии. Лазеры на центрах окраски имеют ряд преимуществ по сравнению с лазерами на красителях: это новые области спектра генерации (в первую очередь ИК область спектра от 0.9 до 4 мкм), широкая область непрерывно

продемонстрирована возможность получения пассивной модуляции добротности неодимовых лазеров кристаллами 1дР с Р2' ЦО.
Время жизни возбужденного состояния ЦО исследовалось в работах [24, 25,
6]. В работах [25, 6] это время составило 55-50 не при комнатной температуре и 84-85 не при Т=78К. В работе [24] времена жизни составили 68 и 115 не при температурах ЗООК и 78К, соответственно. В кристаллах, исследуемых в данной работе, времена жизни Р2 - ЦО были близки к временам, полученным в работах [25, 6].
Ряд работ был посвящен определению спектроскопических характеристик Р2'-ЦО по эффекту насыщения поглощения под действием излучения неодимового лазера. В работе [26] по зависимости пропускания излучения УАС:Кс13 лазера, работающего в режиме модуляции добротности, было определено значение сцгС 1.064)то21( 1.064) = 1.5*10'17 см2, где Ст12(1.064),с21(1.064)- сечения поглощения и люминесценции на длине волны 1.064 мкм соответственно. В работе [27] исследовались аналогичные зависимости, однако расчет пропускания кристалла ЫБЕг’ рассчитывался численно, с учетом временной формы импульса возбуждения. Полученное значение сечения поглощения на длине волны 1.064 мкм составило а12(1.064)=1.6*10‘17 см2 ( в расчетах, проведенных в работе [27], полагалось, что а12(1.064)=ст21(1.064)). В работе [24] сечение поглощения определялось по уменьшению коэффициентов поглощения Б2+ и Р2‘ ЦО. В работе предполагалось, что распад Б/ и IV ЦО осуществляется только по схеме Б2+ + Р2‘-*2Р2. По изменению пропускания Р2+-ЦО, зная сечение поглощения этого центра, определялось изменение концентрации Р2+ и Р2"-ЦО. После чего, зная изменение концентрации и коэффициента поглощения Р2" ЦО, определялось сечение поглощения этого центра. Недостатком данного метода является тот факт, что рассматривается только один канал распада ЦО и пренебрегают всеми другими. Это может приводить к неправильной величине изменения концентрации Р2’-ЦО и как следствие к