Материал: Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

CONTENTS

From the editor

 

<j

Preface

 

j i

First part

 

 

LASER INSULATING CRYSTALS AND THEIR

STIMULATED EMISSION

13

Chapter 1

 

 

Development of the physics of the crystalline laser

(historical remark)

13

Introduction

 

13

1.1.Laser fluorineand oxigen-containing crystalline hosts and their acti­

 

vator

ions

 

 

 

 

 

 

16

1.1.1.

Laws

of crystal-field disorder of

Ln3+ ions in laser

crystals

 

26

1.1.2.

Other

laser crystals

.

 

.

 

29

1.2.

Stimulated-emission channels of laser activated insulating

crystals

31

1.2.1.

Laser

4/ — 4f

and

5d — 4f

channels of Ln3+ activators

 

37

1 .2.2.

Laser channels of Ln3+ activators and U3+ ion.

 

 

44

1.2.3.

Laser

channels

of

Cr3+ and

Tic+

ions

 

 

45

1.2.4.

Laser

channels

of

TM2+ activators

.

.

48

1.3.Crystalline hosts for excitation of different-wavelength laser action of

 

Ln3+

activators

 

 

 

 

50

1.3.1. Laser

channels

of

Ln3+ activators

in cubic garnet-type crystals

50

1 .3 .2 . Laser channels of Ln3+ activators in orthorhombic RAlOa-type crystals

 

(R =

Y, Ln)

 

 

.

.

.

55

1.3.3. Laser 4/ — 4/ channels of Ln3+ ions in single-centred anisotropic LiRF*-

 

and BaR2F8-types

fluorides

(R = Y, Ln)

55

1.3.4. Laser channels of

Ln3+ activators in monoclinic double potassium rare-

 

earth

tungatates

 

 

 

55

1.3.5.

Laser 4/ — 4/ channels of Ln3+ activators intrigonal fluorides with

ty-

sonite

structure

 

 

 

 

57

 

References

 

 

 

 

 

59

Second

part

 

 

 

 

 

 

 

ENERGY LEVELS

AND

TRANSITION

INTENSITIES OF ACTIVATORS IN

INSULATING LASER

CRYSTALS

 

65

Chapter 2

 

 

 

 

 

 

 

Stark

structure of

levels

 

 

65

 

Introduction

 

.

 

 

 

65

2.1,

Basic

concepts

of

modern

crystal-field theory

66

2.2.Energy of levels of the generating activators in laser crystals (experimen­

 

tal data)

 

 

 

 

 

 

70

 

References

 

 

 

 

 

130

Chapter 3

 

 

 

 

 

 

 

Radiative-transition

intensities of Ln3+activators in laser

crystals

137

 

Introduction

 

 

 

 

 

137

3.1.

Electric-dipole transitions

 

 

138

3.1.1.

Transition

polarization

 

 

139

3.2.

Intensity

parameters

Q*

 

. . . .

140

3 .2 .1 .

Reduced-matrix

elements

of the tensor operators

(table data)

141

3 .2.2.

C alculations

of

the

(it

parameters

 

141

3.3.

Magnetic-dipole transitions of Ln3+ ions

.

..................................

157

3.4.

Spectrosopic-quality

parameters of laser crystals ■with.

Ln3+activators

160

3.4.1. Spectroscopic-quality

parameter

for crystals

 

doped

with

Nd3+

ions

160

3.4.2. Spectroscopic-quality

parameters

for crystals doped

with

Er3+

ions

162

3.4.3. Spectroscopic-quality

parameter

for crystals

 

doped

with Pm3+

ions

162

 

References

 

 

 

 

 

 

 

165

Chapter 4

 

 

 

 

 

 

 

 

Multiphonon 4/ — 4 / relaxation channels of Ln3+ activators

in laser crystals

167

 

Introduction

 

. . .

 

 

.

167

4.1.Principal mechanisms of the modern theory of multiphonon nonradia-

 

tive relaxation

of Ln34* ions in crystals

 

169

4.1.1. Covalent-nonlinear mechanism [75, 77, 97]

 

174

4.1.2. Comparision

between

theory and experiment

.

180

4.2.

Energy-gap

law — dependence between W JJf and

k E JJf

180

 

References

 

 

 

 

 

182

Third

part

 

 

 

 

 

 

 

MULTILEVEL OPERATING SCHEMES FOR EXCITATION OF THE STIMULA­

 

TED EMISSION OF ACTIVATED CRYSTALS

 

185

Chapter 5

 

 

 

 

 

 

 

Cascade operating schemes of crystalline lasers

 

185

 

Introduction

 

 

 

 

185

5.1.

Cascade

laser

schemes of Ln3+ activators

 

186

5.1.1. Cascade laser action of Pr3+ and Nd3+ ions

 

187

5.1.2. Cascade

laser

action

of

Ho3+ ions

 

188

5.1.3. Cascade

laser

action

of

Er3+ and Tm3+ ions

 

190

5.2.Peculiarities of cascade generation of Ln3+ ions in crystals (stationary

 

approximation}

.

 

191

5.3.

Cross-cascade

laser

schemes of Ln3+

activators

195

 

References

 

 

 

198

Chapter 6

 

 

 

 

Sensitization, deactivation, and feed-flowing operating schemes of crystalline

199

lasers

.

 

 

 

 

Introduction

 

 

 

199

6.1.

Sensitization

laser

schemes

 

203

6.2.

Deactivation

laser

schemes

 

203

6.3.

Feed-flowing

laser

scheme

 

206

 

References

 

 

 

0

Chapter 7

 

 

 

 

Stepwise pumping schemes of laser transition

211

 

Introduction

 

.

.

211

7.1.Up-conversion and stimulated emission of Ln3+ ions in crystals at high-

level energy excitation

 

.

.

 

 

. .

. .

212

7.1.1. Stepwise

up-conversion

laser

schemes

of

crystals

doped

with

212

(Ho3+ +

Yb3+)-system

of

activators

 

 

 

 

7.1.2. Stepwise

up-conversion

laser

schemes

of

crystals

eloped

with

215

(Er3+ +

Yb34')-system

of

activators

.

 

 

 

7.1.3. Stepwise

up-conversion

laser

schemes

of

crystals

doped

with

224

(Tm8+ +

Yba+)-system of activators

 

.

 

 

7.2. Up-conversion operating

laser

schemesof Er3+

ions in crystals

. . . .

127

7.3.Laser-action schemes of Er3+ ions with stepwise absorption of pumping

quanta in YA103 and LiYF4 crystals

228

References

229

Chapter 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cross-relaxation

operating schemes of crystalline lasers

 

 

 

230

 

 

 

Introduction

 

 

 

 

 

 

 

230

8.1.

Cross-relaxation laser schemes with quantum efficiency equal to 1

 

231

8

.1

.1.

Stimulated-emission 6U4 —» 7F6 channel of Tb3+ ions in LiYF4 : Gd3+

 

231

8

.1

.2.

Stimulated-emission

Ч?8 —» 3-Fs channel of

Pr34ions

in

YAIO3.

 

232

8

.1

.3.

Stimulated-emission

—»dJ„,

channel

of Er34

ions in Y3Als012

233

8

.2.

Cross-relaxation

laser schemes with

quantum efficiency

equal to 2

.

234

8

.2

.1.

Stimulated-emission ®/7 —»&IS channel of Ho3+ ions in Y3AI5O12: Cr3+, Tm3+

234

8.2

.2.

Stimulated-emission

3H i —» aH e channel of Ho3+ ions

in

Y3AI5O10: Cr3+

240

8

.3.

Cross-relaxation laser schemes with quantum efficiency

equal to 3

 

240

8

.3

.1.

Stimulated-emission

B/ 7 —* 5/ e channel of Ho3+ ions in

BaEr2F8 : Tm3+

240

8

.4.

Stimulated-emission

®/0 —» 6J7 channel of Ho3+ ions in BaYb2Irs (т]®^г =

3

 

 

 

 

a t 1lcr-r =

4 )

 

 

 

 

 

 

 

244

 

 

 

References

 

 

 

 

 

 

 

24Г»

Chapter 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stimulated emission of

Ln3+ ions in crystals at selective laser

pumping

 

247

 

 

 

Introduction

 

 

 

 

 

 

 

247

9.1.

Laser crystalline

converters

 

 

 

 

 

247

9.1.1. Uniform laser pumping

 

 

 

 

 

248

9.1

.2. Profile laser pumping

 

 

 

 

 

249

9.1.3. Numerical estimation of limited injecting

energies

 

 

 

260

9

.1

.4.

Laser converters on

the base of crystals with Ln3+ activators

 

251

9.2. Crystalline lasers with pumping of the emission of semiconductor lasers

253

9.2.1. Basic schemes of heterolaser pumping

 

 

 

 

254

9.2.2. Stimulated emission of crystals with Ln8+ ions with laser-diode pumping

258

 

 

 

References

 

 

 

 

 

 

 

261

Conclusion

 

 

 

 

 

 

 

 

264

Subject index

 

 

 

 

 

 

 

 

268

ОТ РЕДАКТОРА

Накопленные знания о многочисленных процессах, обусловливающих эффект лазерного излучения в активированных диэлектрических кристаллах, и созда­ ние богатейшего арсенала генерирующих соединений (более четырехсот на­ именований) привели к тому, что физика и техника кристаллических лазеров поднялись на новый качественный уровень. Теперь, наряду с трех- и четырех­ уровневыми, широко используются многоуровневые функциональные лазерные схемы — каскадпые и кросскаскаднме, ступенчатые и ан-конверсионные, сенсибилизацнонные и дезактивационные, кроссрелаксационные и фпд-фловинго- вые. Значительно расширилась функциональная применимость активаторных ионов — они, кроме традиционных ролей генераторов лазерного излучения и сенсибилизаторов, стали выполнять функции дезактиваторов, кроссрелакса­ торов, миграторов и аккумуляторов энергии электронного возбуждения. Новый импульс развития получили нетрадиционные способы возбуждения генерации кристаллических сред, среди которых наиболее перспективным источником на­ качки являются разноволновые полупроводниковые лазеры. В этом направлении исследований уже в ближайшие годы можно ожидать результатов исключи­ тельной важности. При разработке новых функциональных схем, а также при решении задач возбуждения стимулированного излучения на межштарковских переходах новых каналов генерации важнейшую роль играет информация об энергетических уровнях активаторных центров лазерных кристаллов и об ин­ тенсивности излучательных и безызлучательных процессов, которые эти уров­ ни они связывают. В получении таких спектроскопических сведений достигнут большой прогресс, особенно для ионов трехвалентных лантаноидов.

Настоящая книга по своему материалу и построению дополняет вышедшую в свет почти 15 лет назад монографию профессора А. А. Каминского «Лазерные кристаллы», хорошо известную специалистам в нашей стране и за рубеяюм — она переиздана в США, ФРГ и КНР. В предлагаемой книге рассмотрены но­ вейшие достижения и дан анализ современных тенденций развития комплексной проблемы лазерных кристаллов, которая характеризуется своей непреходящей актуальностью и охватывает ряд основных направлений физики твердого тела, квантовой электроники и технологии неорганических материалов. При рас­ смотрении различных аспектов проблемы авторы опирались на хорошо пм из­ вестные собственные результаты, подтвержденные другими исследователями, и только в отдельных случаях они использовали материал компилятивного ха­ рактера. Нелишне здесь отметить, что авторы — ученые с признанным отече­ ственным и мировым авторитетом, их поисковые работы во многом определяют уровень развития современной физики и спектроскопии лазерных кристаллов. В частности, профессор А. А. Каминский открыл и изучил более половины

9

известных лазерных кристаллов и много каналов генерации их активаторов, а также предложил и реализовал целый ряд многоуровневых функциональных схем кристаллических лазеров, среди которых и каскадные — к ним приковано

внастоящее время внимание многих групп исследователей различных стран.

Б. М. Антипенко выполнил цикл работ по изучению ап-конверсионных и сту­ пенчатых рабочих лазерных схем и лазерных кристаллических конверторов. Им также открыт ряд генерационных каналов трехвалентных лантаноидов.

Общая идея и план книги принадлежат профессору А. А. Каминскому, им же написаны большинство ее глав — с первой по шестую, а также предисловие, заключение и составлен предметный указатель. Автором седьмой, восьмой и девятой глав является Б. М. Антипенко. Он также подготовил таблицы раздела

3.2.1.Таблица 7.1 авторами составлена совместно.

Академик Б. К. Вайнштейн

Смотрите также:

«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_индив анализ данных
- Интерфейс 485 и оптопорт 11
:Конвергентный подход к проектированию дополнительных общеобразовательных общеразвивающих программ