Лазеры на ионных кристаллах

Лазеры на основе ионных кристаллов [c.41]

В качестве активной среды в этом типе лазеров применяются ионные кристаллы. Обычно ноны в кристаллической решетке относятся к группе переходных элементов в таблице Менделеева (например, Сг + нлн редкоземельные ионы). [c.41]

Первый оптический квантовый генератор , как известно, был создан в 1960 г. с использованием диэлектрического монокристалла рубина — кристаллической окиси алюминия, активированной трехвалентными ионами хрома. И хотя в дальнейшем появились газовые и полупроводниковые лазеры, а также генераторы на основе стекол, жидкостей и органических красителей, примесные ионные кристаллы продолжают занимать одно из ведущих мест в ряду современных перспективных лазерных активных сред. Регулярность их кристаллической структуры и необычайно широкий спектр физических параметров обеспечивают квантовым генераторам иа их основе чрезвычайно большое разнообразие свойств. Детальное и всестороннее изучение всех этих свойств, в свою очередь, позволило поставить и решать проблему направленного поиска новых генерирующих кристаллов с заданными характеристиками. [c.5]

В настоящее время известны различные методы инициирования полимеризационных процессов 1) вещественное или химическое инициирование, 2) термическое, 3) фотохимическое, 4) радиа-ционно-химическое, 5) электрохимическое, 6) действием электрических разрядов, 7) на свежеобразованных поверхностях при разломе ионных кристаллов, 8) ударной волной, 9) излучением лазера. [c.5]

Кроме рубина, в твердотельных лазерах используют ряд других Диэлектрических кристаллов, а также стекла (аморфные диэлектрики), содержащие редкоземельные ионы, [12, 13]. [c.523]

Стимулированное излучение среднего ИК диапазона необходимо для решения ряда фундаментальных и прикладных задач. Диапазон длин волн 1,5—3 мкм наименее перекрыт кристаллическими лазерами. К настоящему времени эффект стимулированного излучения (СИ) зарегистрирован более чем для 200 активированных диэлектрических кристаллов. Самый представительный класс этого ряда — класс оксидных лазерных кристаллов с упорядоченной структурой. По распространенности активаторов в лазерных кристаллах после ионов неодима следуют ионы гольмия, эрбия, тулия. [c.226]

Широкий поиск лазерных кристаллов увенчался созданием лазеров на основе иттрий-эрбий-алюминиевого граната [4], генерирующих в длинноволновой области спектра (2,83 мкм) и ортоалюмината иттрия, активированного ионами N(1 + [5 . [c.6]

Лазеры на примесных кристаллах представляют собой системы, в которых в качестве активного вещества используются кристаллические материалы. Генерация и усиление осуществляются в этих системах в результате переходов возбужденных ионов-активаторов, введенных в решетку кристалла, в устойчивое состояние. Возбуждение (накачка) ионов элемента-активатора производится оптически, чаще всего с помощью импульс- [c.738]

Полупроводниковые лазеры используют в качестве активных элементов неорганические вещества (кристаллы), обладающие свойствами полупроводников. В отличие от лазеров на примесных кристаллах генерация излучения в полупроводниках происходит не на переходах между уровнями примесных ионов, а на переходах между зоной проводимости и валентной зоной или между зонами и уровнями, образуемыми примесями в запрещенной зоне, самого полупроводника. Таким образом, активным веществом является сама кристаллическая матрица, а примеси служат источником зарядов (электронов и дырок), рекомбинация которых приводит к возникновению фотонов. [c.755]

За последние три — четыре года интерес к инфракрасным спектрам поглощения твердых тел приобрел, кроме того, специфический интерес в связи с созданием лазеров (квантовых генераторов оптического диапазона) на твердом теле. В этой связи был подвергнут комплексному изучению целый ряд синтетических кристаллов с примесью редкоземельных ионов. Наряду с инфракрасными спектрами поглощения изучались их спектры люминесценции, электронного парамагнитного резонанса и т. п. [c.6]

Исследование окислов переходных элементов методами радиоспектроскопии по поставленным задачам можно разделить на две группы. К первой, более многочисленной, относятся исследования спектров парамагнитных ионов в различных диамагнитных кристаллах с целью выявления особенностей спектров этих ионов в нолях различной силы и симметрии. Конечной целью этих исследований является выявление материалов, перспективных для применения в квантовой электронике в виде лазеров и мазеров. Исследования спектров ЭПР парамагнитных ионов дополняют исследования спектров оптического поглощения и люминесценции. [c.7]

Основным элементом этого лазера является цилиндрический стержень из искусственного рубина. Кристалл рубина состоит преимущественно из оксида алюминия АЬОз, часть ионов алюминия в котором замещена ионами хрома. Ионы хрома и являются активным веществом. Длина стержня 20—30 см, диаметр 0,5—2 см. Торцы рубинового стержня параллельны друг другу, хорошо отполированы и покрыты диэлектрическим отражающим слоем, который служит для создания резонатора. Поверхность одного торца отражает свет полностью, поверхность другого — лишь на 75—85%. [c.103]

Известные плоские квадратные галогенидные комплексы металлов являются комплексами ионов переходных элементов с электронной конфигурацией Эти ионы присутствуют в кристаллах и инертны к реакциям замещения, так что они существуют и в растворах, однако спектры большинства из них получены лишь недавно. Спектры этих ионов имеют широкие полосы переноса заряда, расположенные вплоть до голубой области спектра. Следовательно, в данном случае ртутная дуговая лампа не очень пригодна для возбуждения спектров КР, и необходимы более современные источники Не—Ме-лазеры. Соответствующие данные представлены в табл. 7. [c.64]

Большинство работ по спектрам КР, выполненных до появления лазера, было направлено на изучение внутренних колебаний молекул и молекулярных ионов. В предположении, что точечная группа симметрии молекулы известна, для предсказания активности колебаний в спектре КР можно использовать теоретико-групповой анализ. Ранние работы ограничены в основном простыми молекулами [19]. Сейчас определение колебаний молекулярных ионов является первым важным шагом в интерпретации спектров КР кристаллов, содержащих эти ионы. [c.410]

Твердотельный лазер. Из твердотельных лазеров наиболее распространенным является рубиновый лазер. Активным веществом в нем является кристалл рубина с примесью трехвалентного хрома 0,05%. Спектр энергии иона хрома состоит из системы широких и узких возбужденных уровней. Для работы лазера имеют значение два возбужденных уровня и широкий уровень (рис. УИ. 2). [c.438]

Появились примеры измерений узких линий поглощения, соответствующих возбуждению локальных колебаний, в ионных кристаллах. В работе [150] с помощью перестраиваемого полупроводникового лазера РЬо.ввЗподДе измерена при различных температурах линия поглощения внутримолекулярным колебанием V3 в области 10,8 мкм молекулярного иона Ве04 в кристалле KJ. При Г С 20 К линия уширена неоднородно ее форма — гауссова, ширина по полувысоте не зависит от температуры (и составляет 0,016 см-1). Дрд г > 30 К уширение однородное, форма линии лорентцева. [c.204]

Кристаллические лазеры —это люминофоры, обладающие особыми свойствами. Квант света, излучаемый одним возбужденным центром, вызывает излучение центров в той же фазе, что и первый. Процесс возбуждения центров идет независимо (для этого часто используют обычный дневной свет), вследствие чего поддерживается постоянной населенность высших электронных состояний. Правильный выбор формы кристалла и высокая степень когерентности излучения позволяют получить полностью монохроматическое и острофоку-сированное излучение. Различают две группы кристаллических лазеров. В кристаллах первой группы активны лишь ионы примеси редкоземельных или переходных металлов, сам же кристалл служит лишь инертной матрицей (например, в рубине это ион Сг + в матрице А12О3). Вторую группу составляют полупроводники, такие, как ОаЛз, в которых происходит излучение вследствие рекомбинации электронов и дырок на примесных центрах, если концентрация электронов и дырок намного превышает равновесную. [c.80]

Рубиновый лазер. Источником когерентного излучения (рабочим телом) здесь является кристалл розового рубина (окись алюминия А1аОз — корунд), содержащего в качестве примеси замещения трехвалентные парамагнитные ионы хрома Сг + (0,050%). У трехвалентного иона хрома, энергетическая схема которого [c.522]

Полупроводниковые кристаллы-активные среды полупроводниковых лазеров. Излучение в них генерируется в результате переходов между энергетич. уровнями зоны проводимости и валентной зоны. Иссюльзуют [юлу-проводники типа А В , А "В , А В . Активные элементы изготовляют из монокристаллов (напр., dS, GaAs, InAs, PbS), содержащих в своем объеме области, для к-рых характерен электронно-дырочный переход (р - и-переход), и из кристаллич. гетероструктур, образованных чередованием кристаллич. слоев, различающихся по хим. составу, но имеющих одинаковый период кристаллич. решетки. Наиб, распространены гетероструктуры, образованные слоями полупроводников типа А "В на основе арсенидов, фосфидов, антимонидов Ga и А1 и их твердых р-ров. Гетероструктуры получают также на основе многокомпонентных (тройных и более) твердых р-ров замещения (напр., Al,Ga, As), в к-рых при изменении состава в широких пределах период решетки не меняется. Полупроводниковые монокристаллы [юлучают из особо чистых исходных в-в кристаллизацией из расплавов (метод Чохральского, горизонтально направленная или зонная кристаллизация в контейнере, бестигельная зонная плавка) и эпитаксиальным выращиванием тонких кристаллич. слоев при кристаллизации из газовой фазы или расплавов твердых р-ров. Необходимые характеристики достигаются введением примесей в расплав или методом ионного внедрения примесных атомов. В качестве легирующих примесей используют, напр., элементы П (Zn, d, Mg акцепторы электронов), IV, VI (Sn, Те, Se, S доноры) групп. Благодаря разнообразию полупроводниковых кристаллов созданы лазеры, излучающие в диапазоне длин волн 0,3-30 мкм, обладающие малой инерционностью ( 10 с) и высоким кпд (до 50%), работающие как в импульсном, так и в непрерывном режиме (мощности 10 Вт при длительности импульса 3 НС и 10 Вт соответственно). Лучевая прочность полупроводниковых Л. м. ограничивает выходную мощность лазеров. [c.566]

Необходимым условиям ВРЛС удовлетворяют лазеры со следующими активными средами стекло, активированное неодимом растворы органических красителей щелочно-галоге-нидные кристаллы с центрами окраски кристаллы типа Т1 сапфир и др. Применяют лазеры, работающие как в импульсном, так и в непрерывном режимах. При работе в импульсном режиме удобно пользоваться ламповой накачкой, которая обеспечивает большое время генерации. Непрерывная генерация лазеров на красителях осуществляется с применением для накачки ионных аргоновых и криптоновых лазеров. Типичная схема установки показана на рис. 5.2. Наиболее часто метод ВРЛС применяют для исследований в статическом реакторе в сочетании с импульсным фотолизом. Характеристики ВРЛС даны в табл. 5.2. [c.119]

В настоящее время уровень развития теории химии твердых тел позволяет целенаправленно синтезировать новые материалы, а также прогнозировать их физико-химические свойства. Например, важнейшая часть рубинового лазера — кристалл рубина, который преобразует полихроматическое излучение в монохроматическое— когерентный луч. Химический состав и структура рубина соответствуют -корунду. Характерной окраске и специфическим свойствам такой кристалл обязан примесным ионам Сг + (примесь 0,05% СгзОз), которые замещают часть ионов АР+. Облучение инициирует колебание ионов Сг +, которые генерируют вторичное уже когерентное излучение. Остальная масса кристалла играет пассивную роль — является проводящей прозрачной средой. Поэтому при создании ла.черов материаловедческая задача выглядела так рабочий кристалл должен быть прозрачен для света и [c.49]

Быстрое развитие голографии в начале 60-х гг., тесно связанное с применением лазеров, привело к идее создания голографических запоминающих устройств. До сих пор еще не найден идеальный оптический регистрирующий материал, который удовлетворял бы всем техническим требованиям, таким, как чувствительность, быстродействие, сохранение информации и др. Пока приоритет сохраняется за несколько необычным классом материалов так называемых электрооптических кристаллов. Здесь особо следует выделить нецентросимметричные кристаллы, обладающие сег-нетоэлектрическими свойствами, например ниобат лития ЫЫЬОз. Голографическую запись первоначально осуществляли на чистых кристаллах ниобата лития. Однако такой материал обладает очень низкой чувствительностью к записи. Качество записи удалось резко повысить при легировании кристаллов ниобата лития ионами переходных элементов, например ионами железа. Голограммы, записанные на монокристаллах сегнетоэлектриков, обладают различной стабильностью — от нескольких секунд, например материал на основе Ва2ЫаЫЬ5015, до многих недель (иМЬОз, легированный ионами железа). [c.159]

Среди материалов, обладающих электрическими свойствами, обычно рассматр йвают проводники, полупроводники и диэлектрики. Различия между ними определяются характером химической связи и структурой энергетических зон, возникающих в результате взаимодействия атомов или ионов, составляющих кристаллическую решетку. Энергетическая диаграмма полупроводникового кристалла в отличие от диэлектрика характеризуется более узкой полосой запрещенных энергий. Некоторые важнейшие полупроводниковые материалы для электронной техники уже были рассмотрены (германий, кремний, арсенид галлия). В то же время существует много перспективных соединений типа А В (А —Оа, 1п В -8Ь, Аз, Р) и А В1 (А11-2п, Сс1, Hg В -5, 8е, Те). Первые из них обладают исключительно высокой подвижностью носителей заряда, а вторые позволяют в широком интервале изменять ширину запрещенной зоны. Среди диэлектриков со специальными свойствами в первую очередь следует выделить сегнето- и пьезоэлектрические материалы для квантовой электроники, включая активные среды лазеров и мазеров. Первые из них склонны к поляризации только пол влиянием внешних механических воз- [c.164]

Первый действующий лазер представлял собой твердотельную систему на рубине и был сконструирован Майманом в 1960 г. Это была трехуровневая система, действующая на ионах Сг + в кристалле рубина, в которой использовалась оптическая накачка. В 1961 г. Джовая с сотрудниками создали первый газовый лазер на смеси гелий — неон. С того времени для создания лазеров было использовано много различных веществ— газовых, жидких и твердых. Прямое излучение этих лазеров дает частоты, перекрывающие большую часть видимого и инфракрасного спектральных диапазонов. Ультрафиолетовое лазерное излучение может быть получено на основе эффекта удвоения частоты (который объясняется особыми свойствами нелинейной оптики). На основе органических красителей удается построить лазеры с плавной перестройкой частоты. [c.189]

В 1966 г. мы начали программу исследований по возбуждению КР на электронных уровнях ионов редкозмельных элементов в некоторых кристаллах при помощи излучения гелий-неоно-вого лазера с длиной волны I 6328 А. К тому времени стало ясно, что отдельные элементы тензора КР для колебательных переходов могут быть измерены, и была надежда, что аналогичные измерения могут быть выполнены для электронных переходов. Гелий-неоновый лазер был выбран потому, что, как следует из диаграммы энергетических уровней ионов лантаноидов, только некоторые из них имеют возбужденные состояния с энергиями, близкими к энергии излучения лазера. Применяя более чувствительную систему регистрации, в 1966 г. нам удалось возбудить КР для ряда трехвалентных ионов редкоземельных элементов в решетке иттрий-галлиевого граната [7, 8] затем последовала серия экспериментов для этих же ионов в других кристаллах [9—13]. [c.122]

Корунд дает сравнительно слабый спектр КР (по оценке Кришнана, интенсивность спектра составляет примерно одну тысячную интенсивности спектра алмаза). Однако использование аргонового ионного лазера позволило получить поляризованный спектр с хорошим отношением сигнал/шум и отнести линии по типам симметрии либо к А1д, либо к Ед. Моды А д наблюдаются в спектре в направлении X(ZZ)У и не обнаруживаются при наблюдении в направлении 1 ХУ)Х [99]. Моды Ед, наобо-)от, наблюдаются во втором случае и отсутствуют в первом. Лосле рассмотрения различных нормальных мод можно сделать следующие качественные выводы а. Одно из двух колебаний типа А д должно иметь гг жх + ауу, в то время как для другого О.ХХ > осгг- б. Три ИЗ рззрешенных колебаний типа Ед могут рассматриваться в основном как внутренние колебания, и для таких мод следует ожидать, что аху > ахх, в то же время две другие моды Ед соответствуют внешним колебаниям, и при этом ахг должно быть намного интенсивнее аху. Все эти выводы подтверждены экспериментально. Исследованы [100] также спектры КР СггОз и РегОз, которые изоструктурны А Оз результаты для всех трех кристаллов суммированы в табл. 12. [c.490]

Джонсон с сотрудниками [201] сообщают о передаче энергии от ионов эрбия к ионам тулия и гольмия в кристаллах СаМо04. Переход происходит из состояния эрбия в состояние тулия и состояние гольмия. В результате передачи энергии можно получить возрастание инфракрасного излучения ионов тулия и гольмия. Сенсибилизация излучения тулия и гольмия эрбием используется в лазерах. Сенсибилизацию люминесценции гольмия и тулия эрбцем в кристаллах СаР-2 изучали Осико с сотрудниками [202]. [c.105]

Совсем недавно Хасигава и Шнейдер наблюдали фототок в антрацене, используя импульс высокой интенсивности при 694,3 нм от рубинового лазера. Эта длина волны находится вне области поглощения кристалла, поэтому появление фототока приписывают либо оптическому высвобождению носителей из ловушек, либо возбуждению положительно или отрицательно заряженных ионов антрацена, присутствующих в кристаллах. В пользу этих объяснений свидетельствует и возрастание фототока при предварительном облучении кристалла ультрафиолетовыми лучами. [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология