Глава 4. КРИСТАЛЛЫ ДЛЯ ЛАЗЕРОВ С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ ЧАСТОТОЙ

Одно из основных требований к ионам-активаторам - наличие узкого метасгабильного уровня, переходы с которого дают узкую линию люминесценции. Однако узкий уровень дает фиксированную частоту излучения и не позволяет ее перестраивать с помощью изменения параметров резонатора. Поэтому для перестраиваемых лазеров метастабильное состояние должно обладать диапазоном энергий. Это становится возможным, если электроны, находящиеся на мегастабильном уровне, сильно связаны с колебаниями кристаллической решетки и под их воздействием могут менять энергию в достаточно широком диапазоне. Для этого метастабильный уровень либо сам должен быть достаточно широким, либо должен быть настолько близок к другой широкой энергетической полосе, чтобы стало возможным термическое заселение ее с метасгабильного уровня. Первое условие реализуется для ионов в корунде, когда под действием кристаллического поля полоса снижается настолько (возможность такого снижения показана на рис. 2.14 на примере иона что уровень оказывается в полосе 472, так что становятся возможными излучательные переходы непосредственно с на Линия люминесценции, возникающей в результате этих переходов, простирается от 0,6 до 1,0 мкм, что обеспечивает очень широкий для кристаллических лазеров диапазон перестройки частоты [1, 2].

Второе условие реализуется для ионов в александрите где под действием кристаллического поля метастабильный уровень ионов сближается с широкой полосой так, что становится возможным термическое заселение полосы 472 с уровня Оптические переходы из системы уровней на стабильный уровень (рис. 4.1) обеспечивают возможность перестройки лазерного излучения, впервые реализованной на этом

Рис. 4.1. Схема уровней ионов используемых для перестраиваемых лазеров. Стрелками указаны электронно-колебательные переходы - эффективные координаты ионов)

кристалле в Сходное поведение проявляет в кристаллах ГСГГ, где уровни и Е тоже оказываются достаточно близки для реализации электронно-колебательного взаимодействия [3, 5].

В гл. 3 отмечалась возможность создания перестраиваемых лазеров на фторидных матрицах с ионами-активаторами Перестраиваемые лазеры были созданы и на фторидных матрицах с двухвалентными ионами переходных металлов [6, 7].