Материал: Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров

Puc. 6.5- Упрощенные диаграммы дезактивационных схем генерации «ионов Ег3* в диэлектрических кристаллах]

Обычными стрелками показаны люминесцентные каналы. Остальные обозначения,* как на рис. 6.1

Рис. 6.6. Упрощенные диаграммы дезактивационных схем генерации Ln3^ попов в диэлектрических кристаллах

а — для ионов Ега+; б — для ионов Но1* Обозначения, как на рис. 6.1 и 6.5

нитывают уровни начального лазерного состояния 4/и/„ а ионы-дезактнваторы

после актов генерации опустошают уровни мультпплета 4/»/„ существенно сокращая его люминесцентное время жизни. Во всех случаях СИ при 300 К происходит на одном межштарковском переходе [90, 91], заканчивающемся на нижнем уровне состояния 4/и/,, что имеет важное значение, например, для по­

лучения одномодового режима трехмикронной генерации.

Применение многоуровневых функциональных схем Ьп3+-ионов, где про­

цессу ]СИ {способствует активный обмен энергии 'электронного возбуждения

Рис. 6.7. Упрощенная диаграмма фид-фловин- говои схемы генерация ионов Ег3+ в алюминие­ вых гранатах

Обозначения, как на рис. 6.1 и 6.5

Л%

между коактиваторами, в настоящее время является наиболее эффективным методом улучшения энергетических характеристик кристаллических лазеров с широкополосной ламповой накачкой. Только благодаря использованию принципа сенсибилизации эффективность многих кристаллических лазеров повысилась до уровня, который удовлетворяет требованиям современной при­ кладной квантовой электроники (см., например, обзоры [7, 8,10,14, 99]). Имеют­ ся также основания надеяться, что рассмотренные выше схемы не утратят своих преимуществ и в случае применения селективного лазерного возбужде­ ния. Здесь необходимо отметить заметный прогресс, достигнутый в последние годы, в разработке мощных монолитных решеток (батарей) полупроводниковых лазеров [100]. В этом случае сенсибилизационные схемы упростят решение задачи совмещения полос активного поглощения генерирующего активирован­ ного кристалла с узкополосным излучением селективных источников накачки. Что касается дезактивационных схем, то их их эффективность может только повыситься. Поэтому поиск как новых дезактиваторных, так и сепсибилизаторных ионов остается актуальным. Требуется также более детальное изучение процесса взаимодействия между различными коактиваторами. Здесь можно назвать вопрос об эффективности процесса передачи энергии между Ln3+- коактиваторами, когда взаимодействие обусловлено 5d — i f ж i f — i f перехо­

дами (напрнмер, обмен энергией между ионами Се3+и Nd3+). Также неизучен­ ной осталась сенсибилизация в кристалле Ca3(V04)2—Nd3+ [98]. По мнению

авторов этой публикации, в этом соединении от комплексов (V04)3- энергия электронного возбуждения передается генерирующим ионам Nd3+. Этот спи­ сок нерешенных задач можно продолжить.

денсированных средах. М.: Наука, 1978.

6. Kaminskii А. А . Laser crystals, their physics and properties. Berlin etc.: Springer, 1981.

7.Handbook of laser science and technology / Ed. M. J. Weber. Boca Raton: CRC press, 1982. Vol. 1.

8.Energy transfer processes in condensed matter / Ed. B. DiBartolo. N. Y.; L.: Plenum press, 1983.

9.Каминский A, A . // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1981. T. 45. C. 348.

С.787.

12.Каминский А. А., Петросян А. Г . // ДАН СССР. 1979. Т. 246. С. 63.

13. Ivey II. F. // Proc. Intern. Conf. Luminescence. Budapest, 1966. P.2027.

14.Спектроскопия кристаллов/ / Отв. ред. А. А. Каплянскпи. Л.: Наука, 1985.

15.Spectroscopy of гаге earth ions in crystals / Ed. A. A. Kaplyanskii, R. M. Macfarlane. Amsterdam: North-Holland, 1987.

16.Beck R., Gurs K. //J. Appl. Phys. 1975. Yol. 46. P. 5224.

17.Каминский A. A ., Курбанов K .r Уварова T. В. // Изв. АН СССР. Неорган.материалы.

1987. T. 23. С. 1049.

18. Каминский А. А ., Курбанов К., Пелевин А . В. и д р ./ / Там жэ. С. 1934.

19.Каминский А. АШкадаревич А. /7., Милль Б. В . и др. // Там же. 1988. Т. 24. С. 690.

20.Bass М .9 Weber М . J. // Appl. Phys. Lett. 1970. Vol. 17. P. 395.

21.Kiss Z. Duncan R. С. II Ibid. 1964. Vol. 5. P. 200.

28.Johnson L. PM Guggenheim H. / . // Appl. Phys. Lett. 1973. Vol. 23. P. 96.

29.Мак А. А ., Антипенко Б . M. // Журн. прпкл. спектроскопии. 1982. T. 37. С. 1029.

30.Kaminskii A. A. //Radiationless processes / Ed. В. DiBartolo. N. Y.; L.: Plenum press, 1980. P. 499.

31.Каминский А . А., Петросян А . Г. // Изв. АН СССР, Неорган. материалы. 1979. T. 15.

С. 543.

P. K57.

34.Hopkins R. Я., Seidensticker R. G. // J. Cryst. Growth. 1971. Vol. 11. P. 97.

35. Stenbruegge К . В., Henningsen Г., Hopkins R. H. et al. // Appl, Opt, 1972. Vol. 11.

P. 999.

36.Johnson L. F., Remeika J. P ., Dillon J. F. // Phys. Lett. 1966, Vol. 21. P. 37.

39.Каминский А. А., Федоров В. А., Петросян А. Г. и др. // Там жз. 1979. Т. 15. С. 1494.

40.Remski R . L., Jams L. Т.у Gooen К. Я. et al. // IEEE J. Quant. Electron. 1969. Vol. 5.

P. 214.

41.Chiclclis E . P., Naiman C. S . y Fohoeiler R. C.y Doherty J . L. // Ibid. 1972. Vol. 8. P. 225.

43.Дмитрук M . B .} Каминский А . А., Осико B. 5 ., Фурсикоз А/. А/. 7 Изв. АН СССР.

Неорган, материалы. 1967. Т. 3. С. 579.

44.Баедасаров X . С-, Каминский А. А., Соболев Б. Я. // Там же. 1969. Т. 6. С. 617.

49. Багдасаров X . С., Богомолова Г. А ., Гриценко М. М . п др. // Кристаллография. 1972

Т. 17. С. 415.

50.Каминский А . А . // Спектроскопия кристаллов / Отв. ред. А. А. Каминский, 3. Л. Мор-

генштерн, Д. Т. Свиридов. М.: Наука, 1975. С. 92.

Р. К13.

56.Антипенко Б. М ., Глебов А . С., Киселева Г. И ., Письменный В. А. И Оптика и спектро­

скопия. 1986. Т. 60. С. 153.

57.Duczynski Е. И7., Huber G., Ostroumov V. G., Shcherbakov I, A . // Appl. Phys. Lett. 1986.

•Vol. 48. P. 1562.

58. Johnson L . F., Guggenheim H . J . / I IEEE J. Quant. Electron. 1974. Vol. 10. P .442.

59.Каминский А. А., ПавлюкА. А ., Клевцов Л . В. и др. // Изв. АН СССР. Нсорган. мате­

риалы. 1977. Т. 13. С. 582.

62.Johnson L . F., Geusic J. E ., Van Uitert L. G. II Appl. Phys. Lett. 1966. Vol. 8. P. 200.

63.DeShazer L. G., BassM. , Ranon U. et a l ./ / Digest Techn. Pap. VIII Intern. Quant.

Electron. Conf. San Francisco, 1974. P. 7.

64.Wunderlich J. A ., Sliney J. G., DeShazer L. G. II IEEE J. Quant. Electron. 1977. Vol. 13.

P. 69.

65.Kaminskii A . A . II Phys. status solidi A. 1985. Vol. 87. P. 11.

66. Багдасаров X . С., Каминский А . А ., Кеворков A . M ., Прохоров A . M . И ДАН СССР.

1974. T. 218. С. 810.

67.Kaminskii A . A ., Bogdasarov Kh. S., Petrosyan A . G., Sarkisov S. E. II Phys. status solidi

A. 1973. Vol. 18. P. K31.

68. Hopkins R . II., Melamed N . T., Nenningsen T., Roland G. W . II J. Cryst. Growth. 1971.

Vol. 10. P. 218.

69.Врсенев П . П . U Укр. физ. жури. 1970, T. 15. С. 689.

70.Robinson М ., Devor D. Р. И Appl. Phys. Lett. 1967. Vol. 10. P. 167.

71.Воронъко IO. К ., Дмигпрук M . В ., Мурина Т. М ., Осико В . В. II Изв. АН СССР. Не-

орган. материалы. 1969. Т. 5. С. 506.

С. 550.

74.Каминский А . А . // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1971. Т. 7. С. 904.

75. Жариков Е. В ., Ильичев Н. Н ., Калитип С. П . и др. // Квантовая Электрой. 1986.

Т.13. С. 973.

76.Каминский А . А . II Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1979. Т. 15. С. 1028.

77.Forrester Р. A ., Sampson D . F. И Proc. Phys. Soc. London. 1966. Vol. 88. P. 199.

78.Hobrock L. M ., DeShazer L. G., Krupke W. F. et al. // Digest Techn. Pap. VII Intern.

Quant. Electron. Conf. Montreal, 1972. P. 15.

79. Иванов А . О., Мочалов И . В ., Ткачук А . М . и др. // Квантовая электрон. 1975. Т. 5.

С. 117.

80.Caird J . A ., DeShazer L. G., Nella J. // IEEE J. Quant. Electron. 1975. Vol. 11. P. 874.

81.Каминский A . A ., Петросян A . Г ., Ованесян К. Л. И Изв. АН СССР. Неорган. мате­

риалы. 1983. Т. 19. С. 1217.

82.Каминский А . А ., Осико В . В . // Там же. 1967. Т. 3. С. 583.

№4. С. 16.

85.Van Uitert L. G., Grodkiewicz W. II., Dearborn E. F. II J. Amer. Ceram. Soc. 1965. Vol. 48.

P. 105.

90.Kaminskii А . A ., Petrosyan A . G., Denisenko G. A . et al. // Phys. status solidi A. 1977.

Vol. 39. P. 541.

97.Каминский А. Л., Павлюк Л. Л ., Клевцов Я. В . и др. II Изв. АН СССР. Неорган.

материалы. 1977. Т. 13. С. 582.

P . 102.

100.Topical meeting on tunable solid state lasers: Techn. Digest Ser. Wash. (D. C.): OSA Opt. Soc. Amer., 1987. Vol. 20.

401. Huber в., Duczynski E. Ж., Peterrnann К. II IEEE J. Quant. Electron. 1988. Vol. 24.

P. 920.

Глава 7

СТУПЕНЧАТЫЕ СХЕМЫ НАКАЧКИ ГЕНЕРАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДОВ Ln3+-AKTHBATOPOB

Введение

В конце 60-х годов внимание исследователей, специализирующихся в области •физики и спектроскопии неорганических активированных материалов, при­ влек новый класс явлений,.обусловленных некогерентным взаимодействием воз­ бужденных состояний трехвалентных лантаноидов и получивших в литературе название кооперативных [1—4]. G точки зрения их использования для возбуж­ дения лазерного излучения кристаллов с Ьп3+-активаторами, по-видимому, наибольший интерес представляют процессы кооперативной и ступенчатой сен­ сибилизации.

Процесс кооперативной сенсибилизации, заключающийся в одновременной дезактивации двух возбужденных ионов-сенсибилизаторов с передачей их энергии ионам другого типа, а также процесс ступенчатой сенспбплнзацин, представляющий собой последовательный перенос на акцептирующие ноны п суммирование на них нескольких возбуждений понов-сенспбплпзаторов, могут обеспечить транспорт поглощенной энергии к состояниям Ьи3+-ионов, прямое возбуждение которых в условиях ламповой накачки по каким-либо причинам малоэффективно, а также преобразование поглощенной энергии накачки в антистоксову генерацию и возбуждение СИ с уровней Ьп3+-понов, лежащих значительно выше их уровней накачки.

В результате исследований кооперативных процессов в Ьп3+-системах наибо­ лее эффективный из них — процесс ступенчатой сенсибилизации (суммирова­ ние возбуждений) — нашел практическое применение в внзуализаторах ИКизлучепия [5, 6]. В работе [7] при 77 К впервые была возбуждена антистоксова генерация (по отношению к спектру накачки) ионов Но3'1 и Ег3+ в кристаллах Ba(Y, Yb)aF8. С лазерной накачкой в [8] продемонстрирована принципиальная возможность эффективного возбуждения СИ кристаллов с Ьп3+-актнваторамн (BaYb2Fd—Но3+) посредством механизма ступенчатой сенсибилизации при 300 К. На основе функциональных схем с суммированием энергии электронного возбуждения удалось получить генерацию на новых каналах йодов Ln3+ [9— 12], разработать эффективный лазерный материал двухмнкронного диапазона [12, 13], конвертировать в видимую область спектра ИК-геперацию неодимово-