Главная > Оптика > Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Лазер на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом.

Одним из наиболее широко используемых в настоящее время твердотельных лазеров является лазер, в котором матрицей служит иттрий-алюминиевый гранат а активатором — ионы . Принятое обозначение этого лазера

Лазер имеет сравнительно низкий порог возбуждения и высокую теплопроводность, что позволяет реализовать генерацию при большой частоте следования импульсов, а также генерацию в непрерывном режиме. КПД лазера сравнительно высок; он достигает нескольких процентов.

Рис. 1.16

Основные переходы иона неодима в гранате показаны на рис. 1.16. Переходы совершаются между определенными атомными которые изображены на рисунке в виде «энергетических полос». Каждой «полосе» (каждому терму) соответствует группа относительно узких энергетических уровней, возникших в результате расщепления данного терма в электрическом поле кристаллической решетки граната (штарковское расщепление).

В процессе накачки ионы неодима переходят из основного состояния, соответствующего терму в три группы состояний: А, Б, В. Группа А соответствует термам группа Б — термам и группа В — терму Этим трем группам состояний отвечают три полосы в спектре поглощения неодима в гранате,

Рис. 1.17

представленном на рис. 1.17, а (соответственно А-, Б- и В-полосы). Тонкая структура полос поглощения, хорошо видная на рисунке, отражает эффект штарковского расщепления термов.

Терм является верхним рабочим «уровнем». Ионы неодима высвечиваются, переходя с этого «уровня» на уровни, соответствующие термам . Основная доля энергии (60%) высвечивается в переходах в качестве нижних рабочих уровней принято рассматривать уровни, соответствующие терму На рис. представлен спектр люминесценции неодима в гранате для переходов Спектр содержит 7 линий; наиболее интенсивны линии 1,0615 и 1,0642 мкм. В табл. 1.1 приведены значения длин волн для 18 линий люминесценции с учетом различных переходов 114]; данные получены при температуре 300 К. При упрощенном рассмотрении лазера можно пользоваться четырехуровневой рабочей схемой; основной «уровень» — терм 4/9/2, нижний рабочий «уровень» - терм верхний рабочий «уровень» — терм «уровень» возбуждения — термы и Заметим, что переходы запрещены в дипольном приближении (оптически запрещены), поскольку при таких переходах орбитальное квантовое число иона неодима изменяется на 3; следовательно, состояния, соответствующие -термам, являются метастабильными.

Для накачки лазеров часто применяют криптоновые лампы. В отдельных случаях в решетку граната вводят сенсибилизатор — ионы хрома — и

Таблица 1.1

используют ксеноновые лампы. Хром в гранате имеет две широких полосы поглощения (при длинах волн 0,43 и 0,59 мкм), хорошо согласующиеся со спектром излучения ксеноновых ламп. Возбужденные ионы хрома передают энергию возбуждения активным центрам — ионам неодима. Относительно большое время передачи энергии от хрома к неодиму (около 6 мс) позволяет использовать такой метод повышения эффективности накачки лишь в режиме непрерывной генерации.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление