Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
Более коротковолновая, чем у оксидов, граница собственного поглощения позволяет использовать фториды как матрицы для созда-
88
ния лазеров, работающих в УФ-диапазоне спектра. Активаторами для УФ-лазеров служат редкоземельные (Re3+) ионы, в основном Се3+. Как среды для УФ-лазеров известны кристаллы LiYF4 : Се3+ [1], LaF3: Се3+ [2], LiLuF4 : Се3+ [3], LiCaAlFe: Се3+ [4,5], LiSrAlFe: Се3+ [6].
Следует иметь в виду, что преимущества фторидов проявляются только в монокристаллах высокого качества, не содержащих фоновых примесей. Только в совершенных и чистых кристаллах можно получить высокую стойкость к УФ-излучению. В присутствии примесей появляются дополнительные полосы поглощения и край собственного поглощения смещается к длинным волнам [7, 8]. Катионные примеси практически не влияют на спектр поглощения при концентрациях не превышающих 10 3 % (масс.). При низких концентрациях катионных примесей проявляется влияние анионных примесей, главным образом родственных фтору (хлору) [7], и кислороду [8]. Оптические свойства, определяющие поглощение и люминесценцию в некоторых фторидных кристаллах, приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Оптические свойства кристаллов фторидов с Се3+
Среда А-погл» НМ Апогл, СМ 1 К, см-1 А.люн, НМ Алжш, см 1 Т|,% /, не
LiYF4: Се3+ 207,8 - 307 2,94 60 40
244 2,55 2,2 (я-спектр) 324 - - -
294 1,13 7,5 (я-спектр) - - - -
I ,il ,uF4 : Се3+ 207,8 - - 311,4 3,58 88 40
246 3,34 2,5(л-спектр) 326,9 - - -
297 1,51 7,5(а-спектр) - - - -
LaF3: Се3+ 219 - 4,0 285 4,46 90 20
235 - 5,0 305 - - -
245 - 9,0 _ - _ _
BaYiI'e: Се3* 188,7 7,5 9,2 320 3,08 >50 17...20
198 1,8 11,0 341 - - -
210 1,6 8,0 _ - - _
247 - 8,0 _ _
303 - 18,7 _ _
Nao.4Yo.6R : Се3» 202 9,4 15,4 318 4,55 - 20
211 4,2 16,4 333 - - -
254 2,3 31,4 - _ - -
294 - 6,2 - - - _
LiCaAlFe : Се3+ 270,2 3,0 5,3 (ст-спектр) 287 3,83 90 50
309 - - -
LiSrAlFe : Се3» 272,0 3,4 6,8 (ст-спектр) 287 3,83 90 50
309 - - -
ГГ рнмечание: Х.попх и А.люи — положения максимумов наблюдаемых полос по-
глощення и люминесценции соответственно; hnom и ft mu - полуширина этих полос; К -
коэффициент поглощения при концентрации Се3* 0,1 %; г| - квантовый выход люми-
несценции; 1 - время высвечивания
89
Недостатки фторидов являются следствием меньшей, чем у оксидов энергии химической связи, в результате чего фториды характеризуются меньшими энергиями образования точечных дефектов, большей пластичностью. Кроме того, при выращивании кристаллов из-за реакции гидратации возможно возникновение включений гидрооксидов. Поэтому при выращивании требуется очень чистая атмосфера (без воды и кислорода). Это затрудняет получение кристаллов фторидов с низкими концентрациями дефектов и высокого оптического качества. Важным преимуществом кристаллов фторидов является то, что они обладают меньшими, чем оксиды температурами плавления, что позволяет получать многие кристаллы фторидов, используя не иридиевые, а платиновые или графитовые тигли.
3.1. Кристаллы YLiF4
Одним из перспективных материалов для получения лазерных матриц является кристалл тетрафторида иттрия лития (ИЛФ) YLiF4. Технология этих кристаллов близка к хорошо развитой технологии получения щелочногалоидных кристаллов, что позволяет получать кристаллы ИЛФ диаметром до 100 мм. Свойства кристаллов YLiF4 приведены ниже:
Группа симметрии /4,/e(ck
Параметры решетки, нм:
а 0,526
b 1,094
Теплопроводность, Вт/(мК) 6,0
Теплоемкость, Дж/(кг-К) 790
Плотность, г/см3 3,96
Коэффициент теплового расширения, К-1:
Не ....8-106
На 1310-6
Модуль Юнга, Н/м2 47-10’
Прочность на разрыв, Н/м2 5 4 -106
Показатель преломления (А. = 0,5 мкм):
по . . . . 1,448
1,470
Термооптические постоянные, К-1:
Ап0ИТ 210-6
AnJAT 4,3-10-6
Кристаллы ИЛФ имеют структуру шеелита, они оптически одноосные и положительные. Область прозрачности ИЛФ простирается от УФ (0,2 мкм) до ИК (8,0 мкм), что обеспечивает возможность получения генерации света в более широкой, чем для оксидов области спектра. Основные свойства ИЛФ приведены в [1 15] (см. табл. 3.1).
90
г
Достоинством кристаллов ИЛФ является устойчивость к УФ-излучению и низкие по сравнению с ИАГ величины (dnJdT) и (dnJdT). Однако из-за меньшей по сравнению с ИАГ теплопроводности кристаллы ИЛФ могут бьггь перспективными только для маломощных лазеров с низкой частотой повторения импульсов [15] и не позволяют надеяться на использование ИЛФ в непрерывном режиме генерации. Генерационные характеристики кристаллов ИЛФ: Nd [2 -15] приведены ниже:
Длины волн максимального усиления Я., мкм:
л-поляризация.................................1,053
ст-поляризация................................1,047
Сечеиие переходов о, см2:
л-поляризация.........................1,8 10~19
ст-поляризация........................1,2 10 19
Время жизни иа метастабильном уровне, мкс......................480
Полуширина лннии люминесценции при Av, см-1:
для X = 1,047 мкм.............................12,0
для X = 1,053 мкм.............................12,5
