ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5
материалов. Сложные оксиды со структурами граната,
мелилита, шеелита и их семейств, а также галлат лития
известны как перспективные лазерные материалы. Они
достаточно представительны с точки зрения строения,
поскольку принадлежат к различной симметрии и имеют
принципиально разные структуры, позволяющие введение
разнохарактерных активаторов с различной электронной
конфигурацией: редкоземельный ион Ln
3+
, в частности, Nd
3+
,
обладающий экранированной f-оболочкой и потому мало
подверженной влиянию кристаллического поля матрицы и
ионы переходных металлов M, в частности, ионы хрома с
незащищенной d-оболочкой, чьи коэффициенты
распределения, зарядовое состояние (Cr
3+
и Cr
4+
) и занятие
определенных кристаллографических позиций существенно
меняется в зависимости от кристаллической среды.
Здесь представлены проблемы выращивания однородных
номинально-чистых и активированных кристаллов и их
кристаллохимические решения. Работоспособность
кристаллохимического подхода подтверждена не только
улучшением качества и оптимизацией свойств известных
материалов, но и созданием новых.
I. Кристаллохимия лазерных кристаллов
Лазер (англ. laser, составленное из первых букв Light
Amplification by Simulated Emission of Radiation, - усиление
света с помощью индуцированного излучения) - оптический
квантовый генератор (ОКГ) - прибор, в котором
осуществляется генерация монохроматических
элекромагнитных волн оптического диапазона вследствие
индуцированного излучения.
6
Основной частью лазера является активный элемент. В
твердотельном лазере это кристаллический или стеклянный
стержень. По существу кристалл или стекло являются
кристаллической средой, в которой размещены собственно
активные частицы (ионы или ионные комплексы). Именно
они, находясь в оптическом резонаторе, преобразуют энергию
излучения источников накачки в лазерное когерентное
излучение.
Требование высокого КПД предъявляется к лазерам всех
типов, но в случае твердотельных лазеров с оптической
накачкой оно особенно актуально, так как при ламповой
накачке из-за плохого согласования спектров испускания
лампы и поглощения активного элемента КПД может
составлять всего 0.01%, а максимальное значение 12%.
Заметим, что КПД полупроводниковых лазеров достигает
примерно 80%, но из-за большой расходимости лазерного
пучка применение их в некоторых областях сильно
ограничено. Газовые лазеры имеют слишком большие
габариты, и как миниатюрные использоваться тоже не могут.
В тех областях, где необходимы миниатюрные лазеры с
достаточно большими мощностями (0.1-10Вт), с малой
расходимостью лазерного пучка, нужно применять
твердотельные лазеры.
В лазерах всех типов излучение генерирует активная
(рабочая) среда с избытком атомов на возбужденном
энергетическом уровне E
2
по сравнению с числом атомов на
основном энергетическом уровне E
1
(так называемая среда с
инверсной заселенностью уровней). Излучаемые атомами при
вынужденных (индуцированных) переходах E
2
E
1
волны по
частоте и направлению распространения, поляризации и фазе
тождественны падающей волне, и, следовательно, эти волны
когерентны друг другу независимо от способа возбуждения
5 6
материалов. Сложные оксиды со структурами граната, Основной частью лазера является активный элемент. В
мелилита, шеелита и их семейств, а также галлат лития твердотельном лазере это кристаллический или стеклянный
известны как перспективные лазерные материалы. Они стержень. По существу кристалл или стекло являются
достаточно представительны с точки зрения строения, кристаллической средой, в которой размещены собственно
поскольку принадлежат к различной симметрии и имеют активные частицы (ионы или ионные комплексы). Именно
принципиально разные структуры, позволяющие введение они, находясь в оптическом резонаторе, преобразуют энергию
разнохарактерных активаторов с различной электронной излучения источников накачки в лазерное когерентное
конфигурацией: редкоземельный ион Ln3+, в частности, Nd3+, излучение.
обладающий экранированной f-оболочкой и потому мало Требование высокого КПД предъявляется к лазерам всех
подверженной влиянию кристаллического поля матрицы и типов, но в случае твердотельных лазеров с оптической
ионы переходных металлов M, в частности, ионы хрома с накачкой оно особенно актуально, так как при ламповой
незащищенной d-оболочкой, чьи коэффициенты накачке из-за плохого согласования спектров испускания
распределения, зарядовое состояние (Cr3+ и Cr4+) и занятие лампы и поглощения активного элемента КПД может
определенных кристаллографических позиций существенно составлять всего 0.01%, а максимальное значение 12%.
меняется в зависимости от кристаллической среды. Заметим, что КПД полупроводниковых лазеров достигает
Здесь представлены проблемы выращивания однородных примерно 80%, но из-за большой расходимости лазерного
номинально-чистых и активированных кристаллов и их пучка применение их в некоторых областях сильно
кристаллохимические решения. Работоспособность ограничено. Газовые лазеры имеют слишком большие
кристаллохимического подхода подтверждена не только габариты, и как миниатюрные использоваться тоже не могут.
улучшением качества и оптимизацией свойств известных В тех областях, где необходимы миниатюрные лазеры с
материалов, но и созданием новых. достаточно большими мощностями (0.1-10Вт), с малой
расходимостью лазерного пучка, нужно применять
I. Кристаллохимия лазерных кристаллов твердотельные лазеры.
В лазерах всех типов излучение генерирует активная
Лазер (англ. laser, составленное из первых букв Light (рабочая) среда с избытком атомов на возбужденном
Amplification by Simulated Emission of Radiation, - усиление энергетическом уровне E2 по сравнению с числом атомов на
света с помощью индуцированного излучения) - оптический основном энергетическом уровне E1 (так называемая среда с
квантовый генератор (ОКГ) - прибор, в котором инверсной заселенностью уровней). Излучаемые атомами при
осуществляется генерация монохроматических вынужденных (индуцированных) переходах E2 E1 волны по
элекромагнитных волн оптического диапазона вследствие частоте и направлению распространения, поляризации и фазе
индуцированного излучения. тождественны падающей волне, и, следовательно, эти волны
когерентны друг другу независимо от способа возбуждения
