Активный материал для оптических квантовых генераторов

и 646401 иительиое к авт. свил.ву 07044/1822) Заявлено 2 О. 09.76 01 5 3/16 соединением заявки Гщударстмвь 9 алеет СИР ю деви азобр 1 тви 1 Н 6 ННВМЙ3) Приори нь Х Опубликоваио 05 02.79 Бюл УДК 621,38(088.8) Дата опубликования описаний 08,02. 79, Г. Варанов,ещунов,ена Ленина физико технический институт им. А. Ф. Иоффе АН СССР 71) Заивител(54) АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИ 1 ЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВнеобходимо ориентировать кристалл особым образом по отношению к поляризации луча накачки, что снижает эффективность использования его активныхцентров, так как при этом только часть(менее 40%) Гд (П) ценчуов используется в работе лазера,Кристаллы с Р А (П) центрами нвмогут храниться длительное время прикомнатной температуре, посюльку Рд(П) центры при эгой температуре разрушаются. Поэтому каждый раз передработой лазера необходимо заново создавать Г А (П) центры в кристалле спомощью рентгеновского облучения.Цель предлагаемого изобретенияполучение новых рабочих частот генерации и расширение диапазона перестраиваемых частот.,Пля этого в качестве активного мао териала выбран щелочно-галоидный крио Осталл с Агцентрами, причем Ацентры рабочего кристалла ориентированы вдоль одной из кристаллогвафичес Йзобретение относится к области квантовой электроники.Известны щелочно-галоидные кристаллы с Р центрами. Р центр представляет собой электрон, локализованный в области вакантного узла решетки, в ко тором отсутствует ион галоида 1 Ц .Известны также щелочно-галоидные кристаллы с центрами окраски, котовые представляют собой РА(а)центры 2, Гд центр представляет собой Р центр, рядом с которым находится примесный ион другого щелочного металла, Г Л (П) центр относится к случаю, когда примесным ионом является й .Недостатком лазера на Гд (11) центрах является то, что они способны пе рекрьггь диапазон толью от 2 до 3 Я . Кроме того, при возбуждении в полосы поглощения Г д (П) центров происходит переориентация центров, что приводит к значительному ослаблению поглощения света и уменьшению коэффициента преобразования энергии. Поэтому А. Житников и Н, Г, Роман% представляет собой атом А, находящий:ся в катионном узле щелочно-галоидного кристалла, рядом с которым находится анионная вакансия.В щелочно-галоидных кристаллах, содержащих Аг,: центры, при возбуждении в длинноволновую полосу поглощения этих центров наблюдается интен" сивная люминесценция в инфракрасной области в. диапазоне от 1 до 2 Р, Квантовый выход люминесценции близок к единице. Время жизни в возбужденном релаксированном состоянии порядка 10 сж, чтр позволяет легко создавать в этом состоянии инверсную населенносгь отйосительно нерелаксированного основ нсго состояния. В результате может быть получено стимулированное излучение в области длин волн от 1,3 до 2,3,/4 .На,Фи, 1 представлены энергетические уровни А центров; на фиг.2 изображена схема перестраиваемо;- го твердотельного лазера с оптической накачкой на кристалле с Ац, центрами; на фиг, 3 показаны две оптические полосы поглощения З.1 и Эя Ад центров в кристалле, КСФ(1) и наведенный линейный дихроизм, наблюдаемыУ в этих полосах.Схема энергетических уровней и оптических переходов для Ауцентров, поясняющая работу лазера, показана на фиг. 1. Здесь имеется один релакси- рованный уровень В, на который безизлучательно переходят электроны, возбуждаемые светом накачки"в рили Э полосы, С уровня В электрон переход сначала в основное нерелаксированное состояние С (при этом лазер излучает) а затем безизлучательно в основное состояние А. Время жизни в состояниях-йЗ и " С порядка 10 сек, время жиз 7ни на уровне В 10 сек. Таким образом уровни 2, В, С и А образуют высокоэффектйвнуючетьгрехуровневуюсистемудля работы лазера с оптической накачкой.Для создания инверсной населенносги между уровнями не требуется большой мощности накачки, так как населенность уровня С близка к нулю.Перестраиваемый твердотельный лазерс оптической накачкой (фиг. 2) содержит рабочий кристалл 1 с АГ. центрами,о представляющий собой пластинку тотпциной 1 - 2 мм, выколотую вдоль плоскос 25 30 35 50 55 фтей 1001, перестраиваемый резонатор, состоящий из входного зеркала 2,отражателя 3, дисперсионного элемента 4, выходного зеркала 5, источника.6 света накачки, собирающей линзы 7и криостата 8. В качестве источника6 оптической накачки используется кадмиевый лазер с длиной волны 4440 А,Луч лазера через собирающую линзу 7 ивходное зеркало резонатора 2 попадает нарабочий кристалл 1. Входное зеркало2 должно иметь высокий коэффициентотражения В "ф 100% на длинах волнлюминесценции Ап центров в диапазоне 1,3 - 2,3,8 и большой коэффициент пропускания (Т80% для длины волнысвета накачки 4440 А. Рабочий кристалл 1 орйентирован таким образом,что ось 1100,1 кристалла лежит в плоскости чертежа. Вектор поляризации луча, накачки также лежит в этой плоскости. Кроме того, рабочий кристалл ориентирован под углом Врюстера к направлению луча накачки. Вывод излучения изрезонатора производится через выходное зеркало 5, которое должно иметькоэффициент отражения Я 95% надлине волны излучения.Светом накачки 4440 Ь А центрывозбуждаются в длинноволновую полосупоглощения 2 (фиг. 3).Там же приведена линия излучениякадмиевого лазера. При оптическойнакачке в Э-пинию наблюдается люминесценция в инфракрасной областиПолоса люминисценций А центровкристаллахКС находится в пределах1,3 -1,8 Р , МС 1 - 1,4 - 2,0 ьФ вКВГ,5 - 2,2 КСЕ; К 3 - Г,52, 3,/,Таким образомлазер на щелочногалоидном кристалле с Ат центрамиопозволяет получить новые рабочие частоты генерации в диапазоне длин волнот 1,3 до 2,3 Ртогда как у лазера на.щелочно-галоидном кристалле с Р (11)центрами Х генерации2 Ф,Кроме того, поскольку полоса люминесценцйи А центров (ч 0,15 эв)примерно в два раза шире, чем у Р(11) центров ( 0,06 эв), диапазонперестройки предлагаемого лазера также примерно вдвое шире.В отличие от Р (11) центров Аоцентры могут быть выстроены вдольодной из кристаллографических осейС, что превышает вдвое коэффициентпреобразования энергии, так как это646401 б позволяет испольэовать более 80 7 о Ад" нО-галоидного кристалла с центрами центров в работе лазера (вместе пря- окраски, о т л и ч а ю щ и Я с я тем, мерно 40% для ГА (11) центров). что, с целью получения новых рабочихоРабочий кристалл с Ао центрамиг частот генерации и расширения диапазона может храниться при комнатной темпе перестраиваемых частот, щелочно-галоратуре в течение длительного времени "идный кристалл содержйт Ад центры.Г (не менее двух лет), тогца как рабочий 2. Активный материал по и. 2, о ткристалл с ТА (11) центрами необходи- л и ч а ю щ и й с я тем, что А цен,ло каждый раз изготовлять заново. тры щелочно-галоидного кристалла ориенО тированы вдоль одной иэ кристаллограРабочий кристалл предлагаемого ла- фических осей четвертого. порядка. зера прост в изготовлении, имеет малую Источники информации, принятые во стоимость. внимание црь экспертизе1. Кац М. П, и др. Оптические кван 15 товые генераторы, Саратов, СГУ, 1964,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я с. 325.2.Ь.Г МоЕЕенооег, В.Н.ОЕво Вго 1. Активный материал для оптических цЖ 1 оцаЯе Ваегь,и Мцо со 6 ог с 6 цквантовых генераторов на основе щелочЫгв" 3 АррС РИМА.46,1975, 3109646401 Составитель О. Исаеведактор Б. ПавловТехред Н, Бабурка Корректор В иян 3/43 П 1303 ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 9ИПИ Государстно делам иэоМосква, Ж писное итета СССР рытий аб., д. 4/5нного ком етений и о Раушская