Введение
Глава 1. Разработка и исследование неодимсодержащих сред для лазеров и усилителей диапазона 1.28-1.3 мкм 12
1.1 Спектрально-люминесцентные свойства редкоземельных ионов 13
1.2 Влияние материала матрицы на длину волны люминесценции на переходе 4F3/2-4Ii3/2 ионов неодима 16
1.2.1 Спин-орбитальное взаимодействие 16
1.2.2 Нефелауксетический сдвиг 17
1.2.3 Штарковское расщепление 18
1.3 Усилительные свойства неодима вблизи 1.3 мкм 22
1.4 Объекты исследования 28
1.4.1 Спектры поглощения и их анализ по теории Джадда-Офельта 33
1.4.2 Фторидные кристаллы 36
1.4.3 Оксидные кристаллы 41
1.5 Люминесцентные свойства 42
1.5.1 Люминесцентные свойства фторидных кристаллов 44
1.5.2 Люминесцентные свойства оксидных кристаллов 52
1.6 Времена жизни уровня ^3/2 55
1.7 Спектры сечения люминесценции 58
1.8 Максимально возможное усиление активных сред 63
1.9 Спектры лазерной генерации фторидных кристаллов 65
Основные результаты Главы 1 70
Глава 2. Лазерные генераторы и усилители излучения ближнего (1.3-1.5 мкм) и среднего (2-5 мкм) ИК диапазона 71
2.1 Генерация излучения на переходе ^3/2-^13/2 в кристаллах гадолиний галлиевого граната с неодимом 71
2.1.1 Определение пикового сечения межштарковского перехода в кристалле GGG:Nd на основе измеренных спектров люминесценции .. 71
2.1.2 Определение величины эффективного сечения лазерного перехода на основе лазерных экспериментов 73
2.1.3 Лазерная генерация кристаллов GGG:Nd3+ и GGG:Nd3+,Cr3+ на переходе ^3/2-^13/2 (Х=1.33 мкм) 74
2.1.4. Получение длинноволнового излучения вблизи 1.4 мкм на переходе ^3/2-^13/2 ионов неодима 78
2.1.5 Люминесцентные свойства и спектр сечения люминесценции кристалла GGG:Nd3+ на переходе ^3/2-^13/2 вблизи длины волны 1.4 мкм 79
2.1.6 Генерационные свойства кристалла GGG:Nd3+,Cr3+ на длине волны 1.42 мкм 80
2.2 Получение заданной длины волны излучения твердотельного лазера в области 1.3 мкм для накачки HF молекулярного газа :...84
2.2.1 Разработка и исследование узкополосного лазера, генерирующего на длине волны 1330.67 нм, для накачки HF молекулярного лазера 84
2.2.2 Исследование регенеративного усилителя на длине волны 1.3 мкм на основе кристалла GGG:Nd + 89
2.2.2.1 Численное моделирование однопроходового усиления в активных средах при ламповой накачке 91
2.2.2.2 Многопроходовые усилители на длине волны 1.3 мкм 94
2.3 Преобразование излучения неодимовых лазеров с длиной волны 1 .Змкм в безопасный для глаз диапазон длин волн 1.5 мкм с помощью ВКР 99
2.3.1 Внугрирезонаторное и внерезонаторное ВКР преобразование излучения 1 3-Й .5 мкм в кристалле Ba(NCh)2 при пассивной модуляции добротности лазера накачки кристаллами SrF2:Nd2+ и YAG:V3+... 101
2.3.2 ВКР преобразование излучения 1.3-И.5—»1.8—»2.1 мкм в новом Рамановском кристалле BaW04 при накачке YAG:Nd лазером с акусто-оптической модуляцией добротности 104
2.4 Генерация ионов диспрозия (Dy3+) в новом кристалле тиогаллата свинца (PbGa2S4) с коротким фононным спектром при накачке YAG:Nd3+ лазером, работающем на длине волны 1.318 мкм в режиме свободной генерации 106
Основные результаты Главы 2 119
Глава 3. Использование традиционного и кооперативного механизмов переноса энергии для создания эффективных лазеров среднего ИК диапазона 120
3.1. Безызлучательный перенос энергии в системе донор-акцептор 120
3.2. Сенсибилизация люминесценции ионов эрбия и гольмия ионами четырехвалентного хрома в кристалле ортосиликата иттрия (Y2Si05) 122
3.3 Определение механизмов передачи энергии от ионов Сг4+ к ионам Ег34" и Но3+ в кристалле YjSiOj и эффективности переноса 125
3.4. Исследование кооперативного переноса энергии, сенсибилизации и размножения оптических возбуждений в кристаллах фторидов для создания лазеров среднего ИК диапазона...: 129
3.5 Традиционный донор-акцепторный перенос энергии от ионов эрбия к ионам церия в кристаллах твердых растворов Lai-xCexF3 131
3.6 Кооперативное тушение люминесценции ионов неодима и эрбия в кристаллах твердых растворов Lai-xCexF3 132
3.7 Кооперативное тушение люминесценции ионов туллия, гольмия и тербия в кристаллах твердых растворов Lai.xCexF3 136
3.8 Интегралы перекрытия спектров люминесценции редкоземельных ионов с виртуальными спектрами поглощения двух- и трехчастичных акцепторов - ионов Се3+ 146
3.9 Кооперативное тушение люминесценции ионов тербия в кристаллах иттриевого и итербиевого гранатов 151
3.10 Исследование последовательной и кооперативной сенсибилизации верхнего уровня иона церия в системе с размножением возбуждений для создания лазеров среднего ИК диапазона 153
Основные результаты Главы 3 159
Заключение
