Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР II
I. Ионы неодима как рабочие частицы твердотельных кристаллических лазеров II
2. Теория безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения в конденсированных средах 16
3. Экспериментальные работы по изучению сенсибилизированной люминесценции ионов Hd5+ ионами Сг5+ 33
ГЛАВА II. ОСОБЕННОСТИ АКЦЕПТОРНОЙ КИНЕТИКИ В СЛУЧАЕ СИЛЬНОЙ
И СЛАБОЙ ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНОЙ СВЯЗИ 39
I. Экспериментальные критерии оценки эффективности донорно-акцепторного взаимодействия 39
2. Экспериментальные методы исследования процессов переноса энергии в коллективе взаимодействующих частиц 43
3. Перенос энергии cr *Nd в кристаллах алюмоборатов и иттрий-алюминиевого граната сильное и слабое донорно-акцепторное взаимодействие/ 48
ГЛАВА III. СПЖТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ИОНОВ ХРОМА
И НЕОДИМА В КРИСТАЛЛАХ СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА 58
I. Влияние кристаллического поля основы на спектральные характеристики ионов хрома 58
2. Обоснование выбора кристаллов редкоземельных галлиевых гранатов, активированных ионами хрома, как потенциальных активных сред неодимовых лазеров повышенной эффективности 63
3. Связь спектрально-люминесцентных свойств ионов хрома с его возможностями как активатора и сенсибилизатора в активных средах твердотельных лазеров 68
4. Измерение поперечного сечения генерационного электронно-колебательного перехода Т2 - А2
ионов хрома в кристалле гадолиний-скандий-галлиевого граната 85
5. Спектрально-люминесцентные свойства ионов неодима в кристаллах гадолиний-галлиевого и гадолиний-
скандий галлиевого граната 87
ГЛАВА ІV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНОВ ХРОМА И НЕОДИМА В КРИСТАЛЛАХ
СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА 103
I. Спектрально-люминесцентные свойства двукратно активированных кристаллов редкоземельных галлиевых гранатов 103
2. Методы расчета населенности акцепторной подсистемы в двукратно активированных конденсированных средах ИЗ
3. Описание временных эволюции населенности верхнего лазерного уровня ионов неодима в кристаллах гранатов, соактивированных ионами хрома 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150
ЛИТЕРАТУРА 152
- Ионы неодима как рабочие частицы твердотельных кристаллических лазеров
- Экспериментальные критерии оценки эффективности донорно-акцепторного взаимодействия
- Влияние кристаллического поля основы на спектральные характеристики ионов хрома
- Спектрально-люминесцентные свойства двукратно активированных кристаллов редкоземельных галлиевых гранатов
Ионы неодима как рабочие частицы твердотельных кристаллических лазеров
К настоящему времени эффект стимулированного излучения обнаружен у более чем 200 диэлектрических кристаллов [ I, с.112]. Однако, из этого большого числа лазерных кристаллов широкое применение находят лишь очень немногие, а именно те, которые наиболее полно удовлетворяют современным требованиям квантовой электроники. В настоящее время наиболее широко применяемым является кристалл иттрий-алюминиевого граната с примесью неодима Y , А 5 О-іг /\Мг+(ИАГ: Nida+ ). Впервые лазерное излучение на этом кристалле на переходе Fa/a- IWa ионов неодима (1,06 мкм) было получено в 1964 году [12] . Хорошие оптические, теплофизические и механические свойства ИАГ: bid позволили создать непрерывные лазеры с выходной мощностью порядка киловатта [13,14, с.68] .
Иттрий-алюминиевый гранат - это кристаллический материал кубической симметрии, пространственная группа 0h - l \$d. Ионы трехвалентного неодима замещают ионы иттрия. Электронная конфигурация трехвалентного иона неодима 4-f2, и электроди-польныё переходы внутри 4 -( оболочки запрещены как внутри-конфигурационные. При введении иона в кристалл этот запрет может частично сниматься. Появление вынужденных дипольных переходов между уровнями одной четности связано как с нечетной статической, так и с динамической частью потенциала кристаллического поля [15, с. 157]
class2 ОСОБЕННОСТИ АКЦЕПТОРНОЙ КИНЕТИКИ В СЛУЧАЕ СИЛЬНОЙ
И СЛАБОЙ ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНОЙ СВЯЗИ class2
Экспериментальные критерии оценки эффективности донорно-акцепторного взаимодействия
Для практической оценки эффективности донор-акцепторного взаимодействия при постоянной скорости передачи энергии в коллективе взаимодействующих частиц следует анализировать участки разгорания и затухания на дальних стадиях кинетики распада возбужденного состояния акцепторной подсистемы. Если при достаточно больших временах распад акцепторов идет со скоростью , мы имеем дело со случаем (2.2), при этом анализ разгора А ния кинетики населенности, идущей со скоростью — -+ \л/ЬА, дает возможность оценить соотношение между ± и WDA. Если же при больших временах распад акцепторов идет со скоростью — -«-УУ/ад.имеет место случай (2.3), и по отличию скорости зату-хания на дальних стадиях от - можно судить о соотношении.
Заметим, что анализ проводился в предположении W3JA=G ,Hi , что на практике реализуется достаточно редко. Обычно WA = f ( и пользоваться приведенными оценками во всем временном интервале нельзя.
class3 СПЖТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ИОНОВ ХРОМА
И НЕОДИМА В КРИСТАЛЛАХ СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА class3
Влияние кристаллического поля основы на спектральные характеристики ионов хрома
В связи с использованием ионов хрома в качестве активатора и сенсибилизатора активных сред твердотельных лазеров представляет интерес рассмотреть влияние кристаллического поля на спектроскопические характеристики ионов хрома. Поведение ионов в кристалле - весьма сложное явление, не охватываемое какой-либо одной теорией, отдельные стороны этого явления описываются разными теориями, дополняющими друг друга: теорией кристаллического поля, теорией молекулярных орбиталей, валентных связей, зонной теорией.
Атом хрома относится к элементам группы железа, имеющим незаполненную 3d - электронную оболочку, экранированную 4s оболочкой. Влияние кристаллического поля на свойства ионов группы железа значительно сильнее, чем на ТР?4", вследствие более І слабой экранировки 3d - электронов по сравнению с 4 - оболочкой редкоземельных ионов. Это обусловливает существенное различие спектрально-люминесцентных свойств ионов хрома в различных матрицах. В частности, в одних кристаллах (например, в рубине) при комнатной температуре имеет место только узкополосная люминесценция (переход Е-4А2) в то время как в других кристаллах (например, в александрите) регистрируется также интенсивная широкополосная люминесценция на электронно-колебательном переходе Т2 - А2 . Известно, что для ионов группы железа в кристаллах обычно выполняется приближение среднего кристаллического поля, когда величины штарковских расщеплений термов в электрическом поле кристалла сравнимы с расстояниями между термами свободного иона [108, с.7б).
class4 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНОВ ХРОМА И НЕОДИМА В КРИСТАЛЛАХ
СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА class4
Спектрально-люминесцентные свойства двукратно активированных кристаллов редкоземельных галлиевых гранатов
Как было установлено в предыдущей главе, для исследованных кристаллов редкоземельных галлиевых гранатов характерна относительно малая величина энергетического защора д Е между состояниями Е и І2 ионов хрома, что, как уже отмечалось, должно приводить к эффективной передаче энергии Сг - Md, обусловливающей возможность практической реализации эффекта сенсибилизации. Настоящая глава посвящена выяснению механизмов переноса энергии от ионов хрома к ионам неодима в кристаллах со структурой граната и количественному определению выигрыша в населенности верхнего лазерного уровня неодима за счет сенсибилизации люминесценции ионов неодима ионами хрома, который будет определяться как законами переноса энергии, так и степенью перекрытия полос поглощения двукратно активированных кристаллов со спектром излучения лампы накачки.
В спектрах поглощения кристаллов ГСІТ: С г, /\Ы и ПТ: Сг,А/с/ регистрируются две интенсивные широкие полосы хрома и узкие линии неодима.
Похожие диссертации на Процессы переноса и релаксации энергии в лазерных кристаллах со структурой граната, активированных хромом и неодимом
