Разделы сайта

Исследование спектральных характеристик на переходах накачки

Схема уровней и основные процессы в кристалле Tm: CaF2 показаны на рисунке 3.1.

Рис. 3.1. Схема уровней и основные переходы в кристалле Tm: CaF2. Процесс 1 - накачка, 2 - кросс-релаксация, 3 и 4 - люминесценция с уровня 3H4, 5 - безызлучательный переход, 6 - лазерный переход

Накачка осуществляется c основного состояния 3

на уровень 3

. Заселение верхнего лазерного уровня 3

происходит, в основном, за счет кросс-релаксационных процессов 3

® 3

и 3

® 3

Высокая эффективность преобразования излучения накачки в излучение генерации на длине волны 1,8 мкм (высокий квантовый выход) достигается в кристалле Tm: CaF2, в основном, благодаря кросс-релаксационным переходам, обусловленным взаимодействием ионов Tm3+ между собой. В общем случае, заселение рабочего уровня 3F4 рабочего лазерного перехода кристаллов Tm: CaF2. может осуществляться как за счёт межионного диполь-дипольного взаимодействия так и за счёт внутрицентрового распада и излучательных переходов (рис. 3.1). Однако, вероятность кросс-релаксационного процесса значительно превосходит вероятности излучательного перехода и безызлучательной релаксации. Процесс заселения верхнего рабочего перехода за счёт кросс-релаксационного процесса можно описать следующим образом. Поглощение кванта накачки на длине волны 790 нм переводит ион тулия из основного состояния 3Н6 на уровень 3Н4. Далее, в результате диполь-дипольного взаимодействия возбужденного и невозбужденного ионов Tm+3, происходят кросс-релаксационные переходы: 3Н4→3F4; 3Н6→3F4. Таким образом, один поглощённый квант накачки переводит на верхний уровень лазерного перехода иона тулия. Потери энергии возбуждения происходят из-за ветвления люминесценции с уровня 3Н4, поглощения из возбуждённого состояния на более высокие уровни или ап-конверсии (при взаимодействии двух возбуждённых ионов Tm+3) [3].

Для изучения возможности создания лазера на кристалле Tm: CaF2. были получены спектры пропускания кристалла в двух диапазонах - диапазоне накачки (переход 3H6 ® 3H4) (рис. 3.2) и диапазоне генерации (переход 3F4 ® 3H6) (рис. 3.3).

На рис. показан спектр поглощения Tm3+:CaF2, полученный вблизи 700 нм для 3% и 4,8% концентрации ионовTm3+, две линии, которые наблюдаются вблизи длин волн 680 и 780 нм соответствуют характерным переходам 3H6→3F3, 3F2 и 3H6→3H4 это поглощательные переходы ионов Tm3+. Из графиков видно, что спектр сильно зависит от концентраций допрующего элемента.

Рис. 3.2. Спектры пропускания двух образцов кристалла CaF2 в диапазоне накачки

Рис. 3.3. Спектры пропускания двух образцов кристалла CaF2 в диапазоне генерации

На основе полученных графиков нами был сделан вывод о возможности использования имеющейся в наличии линейки диодных лазеров (средняя мощность до 30 Вт, длина волны излучения 795 нм) для накачки данного кристалла, а по спектру пропускания кристалла в области перехода 3F4 ® 3H6 были сделаны теоретические предсказания о возможной области генерации лазера. Об этом речь пойдет ниже.

Самое читаемое:

Информационно-вычислительная сеть на основе архитектуры клиент-сервер, предметная область Магазин бытовой техники
Компьютерная сеть обозначает наборы связанных между собой автономных компьютеров. Два компьютера называются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией. Связь не обязательно должна осуществляться при помощи медного провода. Могут использоваться самые разнообразные средства связи, включая волоконную оптику, ...