ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характер уширеиия и структура спектральных линий из "Лазеры на неодимовом стекле " Неорганические стекла, к которым принадлежат все лазерные стекла,— это аморфные среды, отличающиеся высокой однородностью и изотропностью (оптической и по составу) своих свойств. Структурно стекла представляют собой ковалентно связанную сетку полиэдров ионов-стеклообразователей основы — (5104) ,. (РО ) и т. д.— и полиэдров различных вводимых в них ионов-модификаторов, в качестве которых используются оксиды металлов или других элементов. [c.14] Параметры, характеризующие оптические, теплофизические и механические свойства некоторых лазерных стекол, приведены в табл. 1.1. [c.15] Приведенные в табл. 1.1 теплофизические параметры стекол — теплопроводность Л , удельная теплоемкость температурный коэффициент линейного расширения т. температуропроводность Лт=Лт/(рСг,),— как правило, зависят от температуры. [c.18] Употребителен также параметр [(1—М )ЛтО пр/(ат т)Ь пропорциональный погонной мощности тепловыделения, приводящей к возникновению в элементе разрушающего перепада АТдр [321 для цилиндров / т=Д7 прЛт/2. [c.18] Предел прочности на разрыв определяется, главным образом, состоянием поверхности элементов. Подробнее термомеханичсекое разрушение рассматривается в гл. 3. [c.18] С точки зрения работы лазера желательно добиваться минимальных или даже нулевых значений коэффициентов W, Р к О у лазерных стекол (или комбинаций коэффициентов Р и С — см. об этом подробнее гл, 3), Принципиально такая минимизация возможна, так как каждое из выражений (1.4) — (1.6), определяющих Ш, Р viQ, состоит из двух членов, которые описывают изменение показателя преломления среды за счет разных физических причин и поэтому в принципе могут взаимно компенсировать друг друга [34, 351. Необходимо, впрочем, указать, что значения термооптических коэффициентов Ш, Р м Q зависят от температуры [32, 361, так как определяющие их физические константы (в основном и Рт) являются функциями температуры. [c.20] Значения перечисленных выше термооптических и фотоупругих характеристик для ряда лазерных стекол приведены в табл. 1.2. [c.20] Спектроскопические параметры неодимовых стекол определяются структурой окружения ионов N 13+, а также характером и степенью взаимодействия ионов N(1 + с полем окружающих их ионов (лигандов), или, говоря иначе, типами образующихся в данном стекле оптических центров. [c.20] Существование взаимосвязи спектроскопических параметров неодимовых стекол с их составом экспериментально обнаружено уже давно [38, 391. Анализ этой связи, а также расчет спектроскопических параметров стекол различного состава оказался возможен иа основе феноменологической теоретической модели Джадда и Офельта [40, 41 , которую впервые применил для описания неодимовых стекол Крупке [81. Ввиду широкого использования этой модели в спектроскопии лазерных стекол познакомимся с нею подробнее. [c.20] Символ у введен для обозначения каких-либо иных квантовых чисел, характеризующих данное состояние, помимо чисел Рассела — Саундерса (5, J). Суммирование по а ведется по всем возможным состояниям с четностью, протиюположной состоянию 4/ . [c.22] Операторы и Б даются выражением (1.7). [c.22] Согласно сказанному выше, только нечетная часть оператора V является существенной для получения ненулевых матричных элементов. Вычисление матричных элементов непосредственно по формуле (1.10) встречает большие трудности. Однако при некоторых упрощающих предположениях их удается нужным образом преобразовать. Упрощения в общем сводятся к уменьшению числа членов в сумме (1.10). Это можно сделать, если объединить операторы и в единый оператор г Де 1 — четное число. [c.22] Таким образом, в результате проведенных преобразований выражение для вероятности перехода между двумя уровнями РЗ-иона удается представить в виде произведения сомножителей двух видов — одних, зависящих только от типа рассматриваемого РЗ-иона (тензорные операторы), и других, зависящих только от типа матрицы (параметры интенсивности й,). Если те и другие сомножители порознь известны, например, определены тензорные операторы для ионов Nd + и вычислены параметры интенсивности для какого-либо другого иона в данной матрице, или параметры интенсивности определены по спектрам других переходов ионов Nd + в интересующей нас матрице, то выражение (1.13) позволяет рассчитать вероятность интересующего нас перехода ионов Nd + в этой матрице. При этом появляется возможность сравнения расчетным путем спектроскопических параметров неодимовых стекол различного состава. [c.24] Обычно определяется из спектра люминесценции так, чтобы произведение АА-эф/А-о на значение коэффициента Эйнштейна в максимуме полосы равнялось интегральному коэффициенту Эйнштейна для всего перехода (5, )/) (5, Ь )/ ). [c.25] Таким образом, теоретический метод Джадда и Офельта оказывается мощным средством оценки и сравнительного анализа важнейших спектроскопических параметров лазерных стекол различного состава. Такой анализ проводился во многих работах, например [8, 43, 44]. В табл. 1.3 приведены значения параметров интенсивности й,- для двух- и трехкомпонентных неодимовых стекол различных основ, а также для некоторых промышленных стекол. [c.26] Значение сечения вынужденного перехода Оо — один из наиболее важных для лазеров спектроскопических параметров активной среды. Однако для неодимовых стекол в силу сложности структуры линии люминесценции на переходе / 3/2— /ц/2 и значительного неоднородного уширения определение величины Оо разными методами приводит к неодинаковым результатам. С самими методами измерения СТо можно познакомиться в работах [8, 14, 43, 47— 52]. [c.28] Значения й,- и Лу у стекол и кристаллов УАС Нс1 + близки (см. табл. 1.3 и 1.4), но значения сечений (Го отличаются па порядок и более. Причина этого — в различной ширине их линии люминесценции которая у кристаллов много меньше. [c.31] Квантовый выход люминесценции с уровня Рз/2 и время жизни Та этого уровня В обоих стеклах с ростом температуры до 700 К уменьшаются — более заметно в силикатном стекле ГЛС-2, в котором Тг падает на 12 %, а квантовый выход — на 22 %, а в стекле ГЛС-22 падение меньше — квантовый выход на 8 %, а Та — на 6 %. [c.32] Приведенные данные показывают, что изменения спектрально-люминесцентных параметров ионов N(1 + в стеклах при нагреве в пределах 100 °С сравнительно небольшие, но становятся вполне, заметными при высоком (Г 300—400 °С) нагревании. [c.32] Вернуться к основной статье