Активный материал для оптических квантовых генераторов

( етфощнлЬ 1 е;к 1, ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциапистическихРеспубпик ц 693500 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное вт. свид-ву -) Заявлено 26.07.77 8 3/09 оединением заявки Ю Гасударственный кемнтв СССР ее делам кзебрвтеннй н еткрктнйпубликовано 25.10.9. Бюллетеньта опубликовани описания 03.11.7 72) Авторы изобретен Г. Баранов,а Ленина физико-технический институт им. А(54) АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ2 достигается тем, что иоц жит примесные центры 1 состояние Ьо и конфиИзобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в технике оптической связи и оптической обработки информации, в молекулярной спектроскопии.Известны активные материалы для оптических квантовых генераторов (ОКГ), представляющие собой растворы красителей, Оптическая накачка в цих производится лазерами, а перестройка осуществляется в пределах полосы люминесценции 111,Однако такие активные материалы для ОКГ имеют ряд недостатков; растворы красителей являются жидкостями, что создает технологические трудности; полосы люминесценции их узкие (порядка десятков нм), что приводит к малому диапазону перестройки ОКГ; для работы ОКГ на растворах красителей необходимы высокие мощности возбуждения, достигаемые в большинстве случаев применением импульсных лазеров.Известен активный материал для оптических квантовых генераторов с оптической накачкой на основе ионного кристалла с примесными центрами 2) . ещуцов, Р. А. Житциков и Н. Г. Романо Известный материал представляет собойионный кристалл КО с 1, (11) -центрами. Концентрация Г(1)-центров составляет 10 108 см. ОКГ с указанным активным веществом работает по четырехуровневой схеме в непрерывном режиме при 77 К. Диапазон перестройки ОКГ 2,5 - -2,9 р, мощностьизлучения ло 5 мВт.Однако недостатком ОКГ ца кристаллах с Г(11)-центрами является то, что оци )в способны перекрыть только диана.:.оц длинволн от 2 до Зр . Кроме того, необходимокаждый раз перед работой ОКГ заново создавать Г (11) -центры в рабочем кристалле путем рентгеновского облучения, так как 15Гл (11) -центры нестабильны при комнатнойтемпературе. ОКГ на кристаллах с Гк(11)- центрами работает только цри температурах ниже 200 К.Цель изобретения - получение новыхрабочих частот генерации, расширение ди 2 с апазона рабочих температур и перестраиваем ы х частот.Указанная цельный кристалл содер, 693500 :"а затем, безызлучательно,в основное состояние 1. Таким образом, уровни 1, 2, 3, 4образуют высокоэффективную четырехуров.невую систему для работы ОКГ с оптической накачкой. Для создания инверсной населенности между уровнями 2 и 3 не требуется большой мощности накачки, так какнаселенность уровня 2 близка к нулю,Наиболее подходящим активным материалом для получения рабочих частот генерации ОКГ в ультрафиолетовой области являются кристаллы ВаГа,РН, в которых полоса люминесценции с максимумом при 290 нмнаиболее эффективно возбуждается светомс длиной волны 220 нм, полоса люминесценции с максимумом при 350 нм - светом сдлиной волны 230 нм. Для оптической накачки ОКГ может использоваться мощнаяводородная лампа или гармоники импульсных лазеров,По сравнению с известными предложенный активный материал для перестраиваемых ОКГ позволяет получить новые рабочие частоты генерации от ближней ультрафиолетовой до инфракрасной области (вдиапазоне длин волн 0,25 - 1 м), в 5 - 10раз расширить диапазон- перестраиваемыхчастот ОКГ и расширить рабочий диапазонтемператур до 300 К: Формула изобретения 3гурацию внешней электронной оболочки (и) д оп з, а также тем, что ионный кристаллВаГа содержит примесные ионы 1 эЬ+,В качестве ионов-активаторов могут ипользоваться Сц, Лд, Ай, ба, 1 п, Яй;ЯЬ а в качестве ионных кристаллов - ще 3лочно-галоидные кристаллы, кристаллы типа флюорита, УаОа, а также кристаллы типа АВк(СаО, СаЯ, СаЯе и т. д.). Концентрация примесных ионов 10 - 10 . см .При возбуждении в полосе поглощенияуказанных ионов наблюдается интенсивная 4 флюминесценция с квантовым выходом, близким к единице. В зависимости от выбранного иона и типа кристалла эта люминесценция изменяется в широком диапазоне длинволн от ультрафиолетовой области до инфра-красной(0,25 - 1 р). Установлено, что времяжизни в релаксированном возбужденномтриплетном состоянии таких ионов состав.ляет порядка 10 - 10. Это позволяет легко создавать в таком состоянии инверснуюнаселенность относительно основного не- торелаксированного состояния, а, следовательно, получить стимулированное излучение в области полос люминесценции.Для получения рабочих частот генера.ции в. диапазоне длин волн 250 в 4 нм вкачестве активного материала выбран крис эталл ВаГа, содержащий примесные ионыРЬт Кристаллы ВаГа, как известно, отличаются высокой прочностью, теплопроводностью, влагостойкостью.Данный активный материал обладает по- флосами люминесценции, лежащими в ультрафиолетовой области, и возбуждается светомс длиной волны 200 - 230 нм. Квантовый выход люминесценции близок к единице.На чертеже показаны типичные энерге-тические уровни 1, 2 3, 4 иона с электронной конфигурацией пв в кристалле.Работа ОКГ с предлагаемым активнымматериалом происходит следующим образом.Светом накачки, соответствующим переходу 1 - 4 ион возбуждается на нерелаксированный уровень 4. Время жизни электронов на этом уровне порядка Ос. Затемэлектроны безызлучательно переходят нарелаксированный возбужденный триплетныйуровень 3, время жизни на котором поряд ака 1 О - 10" с, С уровня 3 электроны переходят сначала в основное нерелаксярованное состояние 2 (при этом лазер излучает),1. Активный материал для оптических квантовых генераторов с оптической накачкой на основе ионного кристалла с примесными центрами, отличающийся тем, что, с целью получения новых рабочих частот генерации, расширения диапазона рабочих температур и перестраиваемых частот, ионный кристалл содерЖит примесные центры,Юимеющие основное состояние Яо и конфигурацию внешней элекронной оболочки (и - 1)с 1 о пЯ.2. Активный материал по и. 1, отличающийся тем, что ионный кристалл ВаГа содержит примесные ионы РЬф. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Успехи физических наук, 118, 2, 197 б,с. 199.2. МоПепацег 1 Г. О 1 воп О. Н. У, Арр.РЬув., 46,975, с, 3109 (и рототип) .ЙН И И П И Зааш 1 ц 1 фщ гаранг ЭЙ Вфаввсеое фнлнал ППП сПатентэ, г, УжгоРод, ул. Проектная, 4