§ 2. КРАТКИЙ ОБЗОР СВОЙСТВ ВАЖНЕЙШИХ ЦЕНТРОВ ОКРАСКИ

На рис. 35.1 показаны структуры центров окраски типов Если в кристалле один из ионов калия рядом с центром замещен инородным ионом (например, ), такой центр называется центром типа Два электрона, захваченные двумя смежными вакансиями анионов, образуют центр типа а один электрон, захваченный сразу двумя соседними вакансиями — центр типа

Рис. 35.1. Структуры и обозначения некоторых центров окраски [4].

Типичный центр окраски настолько сильно связан с кристаллической решеткой, что оптическое поглощение имеет вид широкой полосы, обычно без структуры. Это уширение обусловлено колебаниями кристаллической решетки и, как правило, имеет гауссову форму. Для иллюстрации на рис. 35.2 показаны полосы поглощения и испускания центра типа в кристалле при температуре 80 К [3]. Возбуждение -центра схематически показано на рис. 35.3. Можно предположить, что возврат центра в основное состояние будет сопровождаться испусканием фотона. Однако этот процесс обычно не происходит при комнатной температуре, поскольку электрон под действием теплового возбуждения легко переходит с первого возбужденного уровня в зону проводимости. Испускание, показанное на рис. 35.2, наблюдается лишь при низких температурах. Таким образом, -центр неудобен для лазерной генерации, хотя

Рис. 35.2. Полосы испускания и поглощения -центра в красителе

Рис. 35.3. Схема возбуждения

Де Мартини и др. [6] получили вынужденное испускание в кристаллах с -центрами при охлаждении до 70 К. Упрощенная структура энергетических уровней Франка — Кондона для этого кристалла показана на рис. 35.4.

Согласно принципу Франка — Кондона, после возбуждения быстро происходит релаксация в состояние С, а затем испускание с характерным смещением полос испускания и поглощения, показанным на рис. 35.4.

Де Мартини и др. получили усиление сигнала

при длине волны накачки мкм и длине волны излучения 1,016 мкм.

Рис. 35.4. Упрощенная структура энергетических уровней центра окраски типа

Рис. 35.5. (см. скан) Структура центра типа

Значительно больший интерес для лазерной техники представляют центры типов (II). На рис. 35.5 показан центр типа который в отличие от обычного -центра характеризуется значительно большей силой осциллятора для перехода Столь же удобен центр типа Прежде всего, он отличается сильной зависимостью положения полосы люминесценции от типа кристалла (рис. 35.6), что весьма выгодно для создания лазеров, работающих в широкой области спектра. На рис. 35.7 пуказана структура энергетических уровней этого центра. Как видно из рис. 35.7,

(кликните для просмотра скана)

стоксово смещение очень незначительно, а сила осциллятора для излучательного перехода велика и достигает примерно 0,2.

Представляют интерес также центры типа в непосредственном окружении которых имеются два чужеродных иона.