Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967) (1095904), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Одна из самых интенсивных полос имеет центральную длину волны 5500 Л и ширину порядка 1000 Л. Кроме того, имеется несколько .'';, ' полос поглощения в ближней инфракрасной области (0,84, 0,89, 1,23 жкн), которые также удобны для накачки, поскольку хорошо совпада|от со спектром излучения ксеноновой лампы-вспышки. Спектр люминесценции ионов урана заключен в диапазоне от 2,0 до 2,6 мкяь Прп небольшой концентрации урана ( 0,05'Уо) нндуцированное излучение осуществляется па волне 2,51 мкж, которая соответствует переходу между нижним уровнем м состояния 47п з свободных ионов У'-', расщепленного в кристаллическом поле, на высший подуровень состояния 47»г,. Прн температуре жидкого азота генерация про- исходит по четырехуровневой схеме, поскольку конечное состояние перехода расположено на расстоянии 515 см-з над основным уровнем и практически незаселено.
При комнатной температуре населенность этого состояния имеет заметную величину (е 'гзз ктп"т ж 0,085). При увеличении концентрации урана до 0,1% в спектре люминесценции кристалла Сара: (Р+ появляются дополнительные линии на 2,5? и 2,61 мкм. Генерация на волне 2,57 лтки наблюдается при комнатной температуре Ф ?гггл ~г«гл з гз1з з гки з1з ууу ~ага в Рис. !1.1!, Диагрззгиа зиергетичесних уранией кристалла Саре: Озг (треугольниками снизу обозначены энергетические уровни, участвузонгие а аозбужденин антенной среды). и срывается при охлаждении кристалла. Зто объясняется тем, что начальный уровень индуцированного перехода не является самым нижним подуровнем метастабильного состояния н при понижении температуры населенность его уменьшается. Линия 2,6! мюи также генерируется при комнатной температуре, причем прн охлаждении пороговая энергия накачки для нее монотонно уменьшается.
Зто свидетельствует о том, что излучение происходит с наиболее низкого уровня состояния '! „. Конечный уровень индуцированного перехода расположен на расстоянии 609 см ' над основным состоянием. Время жизни метастабильного состояния равияечся 130 мксак при 77' К и уменьшается примерно до 15 мксак при комнатной температуре. Ширина линии люминесценции на волне 2,61 лгкм составляет 15 гм ' при 77" К 1261, Некоторые кристаллы с концентрацией урана порядка 0,1%о генерируют одновременно на линиях 2,51 и 2,6! мкм, причем пороговая энергия накачки для второй из них оказывается в несколько раз более низкой. Пороговое значение инверсной населенности в кристалле Са)гз: Бз" можно оценить по формуле (!.28).
Выбирая значения параметров: Лт ==- !5 ци-т, н == 1,15 !О" сек-' (Х =-. 2,6! лгклг), т =- 1,3 !О ' сея, тр ---- 10 " сек, получим Лазо - 10" см ' (показатель преломления кристалла взят равным 1,4). Практически пороговая энергия накачки кристалла СаГз: (Рг при температуре 7?' К составляет для линии 2,61 мклс единицы джоулей 122, 261, при ком. натной температуре она возрастает примерно до 1000 дж (261, Непрерывная генерация на волне 2,61 лтклг получена при температуре 77' К 126, 271. Минимальная пороговая мощность составляет 250 вт. При увеличении мощности накачки до 700 алт выходная мощность достигает ! от 1271.
Исследования парамагнитного резонанса в кристалле СаГз: 1Р' показывают, что ионы 1Р' могут находиться в кристаллическом поле как тетрагональной, так и тригональной симметрии. Излучение указанных вьцпе длин волн имеет место, когда ионы урана располагаются в поле тетрагональной симметрии. В кристаллах, в которых большинство ионов !)з' находится в поле тригональной симметрии, индуцпрованное излучение имеет место на волне 2,24 лгкм. Генерация этой линии осуществляется по трехуровневой схеме н наблюдается в импульсном режиме в кристаллах с высокой концентрацией урана 1281. В кристаллах Вгрз: ()" и ВаГ„: 1Ре лазерное излучение имеет место на волнах 2,407 и 2,556 жкм соответственно (29, 30!. 4.
КРИСТАЛЛЫ С ПРИМЕСЪЮ ДВУХВАЛЕНТНЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ИОНОВ Спектр атомов редкоземельных элементов, включенных в монокристалл, очень близок к спектру изолированных атомов. Зто объясняется тем, что незаполненная оболочка 41" у редкоземельных элементов расположена значительно ближе к ядру, чем оболочка Зг( у элементов, входящих в группу железа, а также оболочка 51 у элементов актннпдпого ряда, и в значительной степени экраннруется от электрического поля решетки двумя 59 оо М о с= с с гВ 122' Уа.
7227 с»о ес СС Во о со о хм се С„" с с'с о'. О сс солса с ссоо о о о'-' |м - = -"— со ы сс сс- » СР!0 3 1К.22' ф Ы 1277 йнмеа С аФ С" сова а ооос»с» Ф .7В оо Во Во ссс» о »ос» сосО "»о СССЧ сс сс с'с 772 5 17— 7 ' ~Т» са В„гс 'Г~с за» 2' 2 ' 712 тат' сс С с а 'с с сс, с4, с-. с с с» се- с-ссс о с оссоссосос с- ос- ос- ос СЧ Я и .Ь »;,; о»о»с- Я ". Ю. его;О О Ч тссс о См» о со 6! бз-электронами и шестью бр-электронами.
Поэтому положение энергетических уровней редкоземельных ионов слабо зависит от типа кристалла, и для всех них является характерным наличие узких линий флюоресценции, соответствующих переходам нз одного состояния оболочки 4)' в другое состояние той же оболочки. Кроме того, редко- Рне. 11,!2, Дссатра»сьса знерсетнческнх уровней двухвалентных редкоземельных ионов в кристалле барс, земельные ионы обладают интенсивными полосами поглощения, соответствующими переходам между оболочками 41".-+ 521. У двухвалентных ионов эти переходы находятся в видимой и ближней инфракрасной областях спектра и очень удобны для осуществления оптической накачки. В настоящее время индуцированное излучение получено в четырех активных средах, содержащих двухвалентные ионы редкоземельных элементов СаРз: В»тат, $ггз: Яшас, СаГз: 1»уал Сара; Тцаа (табл.
1). Схемы энергетических уровней некоторых из них показаны на рис. 11,12. Двухвалентные ионы самария, включенные в кристалл флюорита кальция„были первым редкоземельным элементом, использованным в оптических генераторах 124, 31) Индупированное излучение ионов Вщае имеет место иа волне 7082 гх нри переходе между состояниями аОС-с.
Сто,. о и и сз ПРОДОЛЖЕН ИЕ ТАБЛ. ! Материал Темпера- тура, 'К Расстаявве между нижявм уровнем аерехода и осяавяым уроавем, см-1 Длясж иолам валучеиия, мкм Литература [44! [?7) [44) [?9! [44, 78, 79) '/пж ап з/з 2000 2000 2000 4Р з/з ак з/а '1 /3 !11/з 4/ 11,З 295 ЗОО 15 — 77 $ГЕзс Хйз+ Вагз Нбзе 16Гз. Нбз' С Е ° ~~с[ее 7 О: Доз+ Сб Оз: Нб 1.агОз. НЙ Са[Н]то )г: Нбз УАС - Хозе ПРОДОЛЖЕНИЕ ТАБЛ.
1 Расстаяиае между иижним уровнем перехода в асвовнмм уро». исм, см"1 Температура, К Материал Длина валим излучения, мкм Переход Литератур» з]0 300 300 77 7/ 77 77 ЗР—; 4! "/а 11!3 ар —, 41 4Р, — а4! з/з хт/з !7 В 6! — ~ 61 В з!7 з!в з!7 - 416 2000 2000 2000 250 462 518 462 5!8 462 5!8 !7 !В а/ з! З/7: з?в з/!, х з/! 6 З//,' е Зое э!/е в ЗО 4 6 3// — 3// 6 77 77 77 77 77 325 240 582 з!! .
з// ' !" 4 //В 77 77 300 77 582 — 600 228 240 582 377 ЗН вЂ” в ВН 6 Са!)'О: [тузе 1/7 —: 3// 4 20, 7?, 90 ЪСаС: аббас сосасс Ноз+ ТЛС: Сузе-Нбзе Сао/Оа: Ноз+ СЗЕ . Нстз+ Са(ХЬОЗ)г . 'Нов+ ТАС: Но' УЛС 1 Сгэе — Нове Е71,16~'т,зА)эстг: ! !оз Ег Оз. Нов+ Са?с*Ос: Таз+ ЗТЕ Таз. С.[4ЬОЗ),: Т.з. УЛсс Тазе Ег О„: Тазе 7,(ЗС Сгт Т„з+ Егт,сэт/с,зА1зсгг 1 Таз+ 77 295 77 77 29о 90 77 77 300 77 77 77 300 аа а/з ЗР з/а !'з/ ад ЗР Пт ал а/з ап х/з 4!с„ 3/а з/а ал - Па 4Г Чт !11/а 111/а ~111/з !11/з 4! „ 111/з !11/1 !11/з 41 11/з 41 / 2000 2000 20!>О 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 200О 1, 0673 1,О586 1,046! 1,0448; 1,0457; 1,0467; !,оа07; 1,0481; 1,065О 1,0437 1,0370 1,О6О 1,0631; 1,0399 1,О633 1,0638 1,073; 1,078 1,0789; 1,0776 1,0789; 1,074! 1,079 1,060 1,0612 1,0648 1, 0633 1,0633 1,06 2,046; 2,059 2,092 2,047 2,0975; 2,0914 2,!223 2.0975 2,1223 2,0979; 2,0917 2,123 2,!21 1,911; 1,9!6 1,972 1,91 1,8834 2,0132 1,934 2,0132 2,0!9 1,880 1,884 2,014 1,0468 [44) [44) [44! [44! (44! [80) [81) [82! [82! [83! [84! [47) [47! [47! (47) [49) [44, 85) [44! [84! [51) [51! [51) [5Ц [5! ! [5!] [316] [44, 86! [44) [84[ [а!! [51) [53) [51) [5!! [51! )5!! [51) [88) д в н .4 ь.
й СЧО~ С-а ОООО як вз О » С'3 Ф оа!с»гв О -О ОО -'О О » О ОЬ Ь а О- О О Г О3 С"1 $ О. ОИ СО О О -О- ,,ь Я ас ~„1~ О ОО ° -СО О О ~ЫО ~ОМОО С'$ СЧ 1' в .г: ж в н Р3 Б ~,с. ю Ф1 ~ '~ Ю г- О ~- О О О ~- ~.. ~ О ЕГ- Г.. СЧ ~.- О О О ~- Е.. | ОО 1- С,! -., С". ! | е ~ е-~ $ !. 1 В ш нс г и ш' ~'0 я ю< н ц'4 С Ф 4 ы ос» й о с» с» 64 з — э»1 Конечный уровень 'Г, расположен на расстоянии 263 см ' у над основным уровнем 'Р,. Ширина линии люминесценции при температуре?7' К равна 30,4 см ' и резко уменыпается при дальнейшем охлаждении кристачла, Прн температуре 20' К она составляет!,6 ем ', при 4,2" К равна 1,3см ' !31!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
