Материал: Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров

Рис. 1.11. Лазерные 4/—4/ каналы попов

Sm3+, Ей84", ТЬ3+ и Dy3+ п диэлектрических кристаллах

лов со структурой Са-галлогерма- ната [75], на основе которых созда­

онные каналы ионов Sm3+, Eu3+, Tb3+ и Dy3+. В [155] при низких темпера­

турах с ламповой накачкой возбуж­ дена генерация СИ ионов Sm3+ в TbF3 в видимом диапазоне на меж­ мультиплетном. переходе 4&/, -> 6Нг/,

(рис. 1.11). Как считают авторы этой работы, ионы ТЬ3+, входящие в струк­ туру трифторида, играли роль сенсибилизаторов. Вопрос о других возможных каналах СИ ионов Sm3+ пока остается открытым.

Ион Ей34также имеет один канал генерации 5D 0— - F2 [156]. Его конеч­ ный мультиплет расположен над основным на 800—1000 см-1, что требует при­

в некоторых из них процессу СИ способствовало явление сенсибилизации. Возможные каналы СИ, в том числе каскадные, иона Dy3+ проанализированы

в[160].

5.Каналы генерации ионов Но3+. У ионов Но3+, как и у Рг3+, к настоящему

времени открыто самое больше число межмультиплетных лазерных каналов — 14, один из которых электронно-колебательный (см. табл. 1.10 и рпс. 1.12). Кристаллы с этим активатором способны генерировать в различных режимах, от непрерывного до режима синхронизации мод, причем на некоторых перехо­ дах и при 300 К [15, 32, 81]. Процессу возбуждения СИ на некоторых каналах этого активатора могут способствовать большое число нонов-сенспбплпзаторов (Сг3+, Fe3+, Ег3+, Тш3+ и Yb3+) [10]. Наивысшая па сегодняшний день эффек­ тивность. (—-6,5%) кристаллических лазеров с ламповой накачкой достигнута также с применением в них «сенсибилизированных» кристаллов с ионами Но3+ —

(Y, Ег)3А1б0 12 : Тш3+ - Но3+ [161].

Первым лазерным каналом ионов Но3+ стал ИК-межмультиплетный переход

работа]

Обозначения те же, что и на рис. 1.8 и 1.9

7 4

Ег3+ и Yb3+ обеспечивают наивысшую эффективность процесса ап-конверсии [178]. Структура энергетических уровней ионов Ег3* и реальная интенсивность переходов между ними создают условия для возбуждения и протекания кас­ кадной генерации [6, 7]. Уже известно много лазерных кристаллов со 100%- ным содержанием ионов Ег3+, генерация у которых возбуждается на несколь­ ких каналах [75], в том числе и при 300 К с ламповой накачкой [179—182]. В последние годы получены интересные результаты по возбуждению СИ ионов Ег8+ с применением лазерных источников накачки. В [69] был достигнут не­ прерывный режим трехмикронной генерации ионов Ег3+ в LiYF4 (4/»v,

4/i»/,), а в [86] на этом переходе (CaF2—ErF3) было получено импульсное СИ с использованием схемы ступенчатой накачки. Аналогичный принцип был при­

гие успешные эксперименты по спектроскопии СИ ионов Ег3+ указывают на то, что этот активатор обладает большим потенциалом для построения различ­ ных лазерных схем. Новые экспериментальные данные, важные для понима­ ния физики процесса СИ на межштарковских переходах самонасыщающегося канала 4/«/, -*■ 47»/, ионов Ег3*, получены в работе [260] при изучении непре­ рывной генерации кристалла LiYF4 — Ег3+ с лазерной накачкой. Из этой работы следует, что многоволновое трехмикронное СИ на этом накале проте­ кает как бы по трехуровневой схеме. Результаты этой работы хорошо под­ тверждают объяснение эффекта «красного смещения» линий трехмикронной генерации ионов Ег3+ в кристаллах систем (Y1_xEr;t)gAl60 1j и (Lu1_xEr3C)sAl50 11,

данного в [10, 46, 182]. Все это указывает на то, что при выборе и анализе механизма возбуждения и протекания СИ канала 4/ “/, —►*I»/t ионов Ег**

с применением сенсибилизированного кристалла был реализован непрерывный режим с накачкой излучением вольфрамово-йодной лампы [164]. Сейчас у этого Ьп3+-активатора шесть генерационных переходов (рис. 1.14). Располо­ жение уровней на шкале энергии и интенсивностные свойства люминесценции этого иона позволяют создавать каскадные и кросскаскадные лазерные схемы [6, 192]. Предполагается [183], что на Ъй — 4/ переходе ионов Тш3+ можно возбудить перестраиваемое СИ в УФ-облаети спектра.

Ионы Yb3+ имеют всего один межмультиплетный 4f — 4/ переход. На нем в [193] при 77 К была получена генерация. В дважды сенсибилизированных кристаллах-гранатах рабочая температура возбуждения этого СИ была поднята приблизительно до 220 К [194].

1.2.2.Лазерные каналы Ь,н2+-активаторов и иона U3+

Широкие 4/ — 5d абсорбционные полосы и узкие 4/ — 4/ люминесцентные линии ионов Ln2+ во флюорите привлекли внимание исследователей, рабо­ тавших в начале 60-х годов в области поиска лазерных кристаллов. В то время все подходящие для возбуждения генерации СИ активированные кристаллы сравнивались с рубином, а у CaF2 — Ln2+ и А120 3 — Сг3+ в спектроскопиче­ ском плане было много общего. И люминесциругощие состояния у Ьп2+-актива- торов в CaF2 имели длительное время жизни (для них разрешенными являются /mi-переходы, поскольку кристаллографические позиции, занимаемые Ln2+- ионами в CaF2, имеют центр симметрии). Но по иронии судьбы первым лазер­ ным каналом Ьп2+-активаторов стал разрешенный переход 5d —>■7Ft ионов