Введение к работе
Актуальность темы: Проблема повышения энергетической эффективности и экономичности твердотельных люминофоров и оптических квантовых генераторов на их основе приобретает все большее значение. Совокупностью получаемых в этой области новых результатов определяется прогресс во многих направлениях современной науки. В связи с этим особое внимание уделяется вопросам изучения и создания новых оптических материалов - активных элементов лазеров с перестраиваемой длиной волны генерируемого излучения, а также исследование активных сред с возможностью улучшения их оптических и энергетических характеристик за счет безызлучательного переноса энергии возбуждения "донор -> акцептор".
За последние десятилетия найдены многие сотни
оптических материалов на основе твердотельных композиций,
жидкостей и газов для создания ОКГ, однако, по-прежнему
актуальным остается поиск новых материалов. Это связано с
целым рядом причин. Одним из самых широко используемых
активаторов в твердотельных лазерах является неодим(ПП.
Его ионы обладают интенсивной люминесценцией с
высоким квантовым выходом. Однако, учитывая узость и
весьма невысокую интегральную интенсивность полос
поглощения неодима (значения сил осцилляторов колеблются
в области 10"5 лмоль/см ) лишь незначительная доля
оптического возбуждения конвертируется в знері ию
лазерного излучения. Для ионсв Зс1-элементов силы осцилляторов
абсорбционных полос могут быть в 10-100 раз больше и сами
полосы значительно шире, чем у неодимовых полос. Таким
образом, некоторые ионы ЗсІ-злементов могут стать
эффективными сенсибилизаторами люминесценции неодима. В литературе эта проблема освещается недостаточно широко, в связи с бытующим мнением о малой вероятности эффективной сенсибилизации люминесценции неодима ионами Зй-элементов в стеклах.
Цель работы заключалась в разработке, создании и изучении
спектрально- люминесцентных свойств люминофора на
основе фосфатного стекла, активированного Ti(lll) и изучении его спектрально-люминесцентных свойств - перспективного оптического материала для создания ОКГ с перестраиваемой
- 2 -
длиной волны генерируемого излучения; исследование
фосфатных стекол, соактиеированных титаном и неодимом,
обладающих безызлучательным переносом энергии
электронного возбуждения в системе титан-неодим.
Задачи работы:
1.Разработка технологии получения твердотельного люминофора на основе аяюмокалиифосфатного стекла (АКФС), активированного трехвалентным титаном.
2.Изучение физических свойств стекла АКФС.Ті(ІП).
3.Изучение спектральных и люминесцентно-кинетических характеристик Ті(ІІІ) в стекле.
4.Создание твердотельного люминофора на основе алюмо- калиифосфатного стекла, активированного титаном(Ш) и нео;,имом(111) с целью изучения возможности сенсибилизации люминесценции неодима ионами титана(Ш).
5.Изучение спектральных и люминесцентно-кинетических свойств нового люминофора- АКФС:ТіЗ+-Мс|3+ .
Научная новизна. В работе впервые:
Разработан оригинальный метод получения фосфатных стекол, активированных титаном(Ш);
Обнаружена интенсивная люминесценция титаьа(ІІІ) в алюмо-калийфосфатном стекле;
В фосфатном стекле, соактивированном титаном(Ш) и неодимом обнаружена сенсибилизация люминесценции ионов неодима по каналу ^F3/2 -* ^11/2 ионами трехвалентного титана неодима. Определены некоторые важные физические и спектрально-люминесцентные характеристики АКФС, соактивированног" титаном и неодимом, позволяющие провести достаточно корректное представление нового материала в ряду существующих.
Практическое значение работы.
1. Полученные результаты можно использовать для дальнейшего развития теории и практики лазерных фосфатных стекол.
2. Созданный материал на основе фосфатного стекла, активированного Ti(lll) может быть использован как активный элемент лазеров с перестраиваемой длиной волны генерации.
3.Стекло, соактивированное титаном(Ш) и неодимом может быть использовано в технике создания новых лазеров с высоким КПД.
Положения, выносимые на зашиту:
1.В процессе взаимодействия молекулярного водорода с диоксидом титана в стекле состава АІ2О3 -К2О-Р2О5-ТЮ2 при
температуре 1100С происходит превращение четырехвалентного титана в трехвалентный.
2.На основании спектров КР (валентные колебания связи ТЇ-0 в области 145 см"1) и электронных спектров поглощения активированных стекол осуществляется контроль полноты превращения Ті4+ в ТіЗ+.
3.Стекло АКФС:ТіЗ+ обладает эффективной d-d-люминесценцией титана по каналу ^Ед-> ^-Тод в области 680-900 нм.
4.Стекло AKO>C:Ti3+-Nd3+ обладает интенсивной
люминесценцией в области 0,89 мкм, 1,06 мкм, 1,32 мкм по излучательным каналам неодима ^з/2~^^9/2'< 4|11/2! 4Из/2-
5.При соактивации трехвалентного титана неодимом в стекле АКФС наблюдается безызлучательный перенос энергии возбуждения ионов ТіЗ+ на неодим-ионы, с последующей люминесценцией неодима по каналу ^F3/2->^'l1/2 (1.06 мкм).
6. В донорно-акцепторной паре Ti3+-Nd3+ в исследованном стекле отсутствует обратный перенос энергии с ионов неодима на ионы титана, ионы трехвалентного титана не являются тушителями люминесценции ионов неодима.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на III Всесоюзном совещании-семинаре "Спектроскопия лазерных материалов" (Краснодар, 1992 г.). По результатам работы опубликовано 4 печатные работы, цитированные в тексте диссертации.
Структура и объем работы: диссертационная работа содержит 134 страницы машинописного текста, 7 таблиц, 24 рисунка,