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:

Разработка макетного лабораторного стенда для изучения работы электропривода
Цель данного дипломного проекта - исследование принципов управления и регулирования частотой и фазой электродвигателя. Также разработка учебного стенда для практических исследований, так как современном учебном процессе нельзя обойтись без наглядных пособий, особенно в сфере профессионального обучения. В этой сфере деятельности чел ...