Лазеры на примесных кристаллах

ЛАЗЕРЫ НА ПРИМЕСНЫХ КРИСТАЛЛАХ [c.924]

Подавляющее число лазеров на примесных кристаллах генерирует излучение на чисто электронных переходах. Интерес к лазерам на электронно-колебательных переходах (рис. 34.11) связан в основном с возможностью перестройки длины волны излучения. [c.924]

Лазеры на примесных кристаллах представляют собой системы, в которых в качестве активного вещества используются кристаллические материалы. Генерация и усиление осуществляются в этих системах в результате переходов возбужденных ионов-активаторов, введенных в решетку кристалла, в устойчивое состояние. Возбуждение (накачка) ионов элемента-активатора производится оптически, чаще всего с помощью импульс- [c.738]

Полупроводниковые лазеры используют в качестве активных элементов неорганические вещества (кристаллы), обладающие свойствами полупроводников. В отличие от лазеров на примесных кристаллах генерация излучения в полупроводниках происходит не на переходах между уровнями примесных ионов, а на переходах между зоной проводимости и валентной зоной или между зонами и уровними, образуемыми примесями в запрещенной зоне, самого полупроводника. Таким образом, активным веществом является сама кристаллическая матрица, а примеси служат источником зарядов (электронов и дырок), рекомбинация которых приводит к возникновению фотонов. [c.755]

Р. электронов и дырок в ПП, исчезновение пары электрон проводимости — дырка в результате перехода эл-на из зоны проводимости в валентную зону. Избыток энергии может выделяться в виде излучения (излучательная Р.) возможна также безызлучательная Р., при к-рой энергия расходуется на возбуждение колебаний крист, решётки или передаётся подвижным носителям заряда при тройных столкновениях (ударная Р.). Р. может происходить как при непосредств. столкновении эл-нов и дырок, так и через примесные центры (центры Р.), когда эл-н сначала захватывается из зоны проводимости на примесной уровень в запрещённой зоне, а затем переходит в валентную зону. Скорость Р. (число актов Р. в ед. времени) определяет концентрацию неравновесных носителей заряда, создаваемых внеш. воздействием (светом, быстрыми заряж. ч-цами и т. п.), а также время восстановления равновесной концентрации после выключения этого воздействия. Излучательная Р. проявляется в люминесценции кристаллов и лежит в основе действия полупроводниковых лазеров и светоизлучающих диодов. [c.632]

Можно думать, что в связи с созданием лазера, работающего на колебательных повторениях чисто электронной линии, большое внимание привлекут кристаллы, активированные молекулярными примесями, спектры которых обладают ярко выраженной колебательной структурой. Перед теорией стоит задача создания варианта теории кристаллического поля, применяемого к примесной молекуле. [c.32]

Элементарная теория поглощения примесями в изоляторах очень проста. Электронные состояния, связанные с этими примесями, очень похожи на состояния свободных атомов, хотя здесь могут возникать их расщепления и сдвиги, обусловленные кристаллическим полем. Поэтому поглощение электронами в примесных состояниях следует рассматривать как соответствующее поглощение свободными атомами. Такие примеси, как золото в кристаллах, прозрачных в его отсутствие, приводят к резким линиям поглощения и яркой их окраске. Мы еще вернемся к рассмотрению примесных состояний, когда будем говорить о лазерах. [c.372]

Активным веществом лазеров на примесных кристаллах служат ионы элементов переходных групп, внедренные в кристаллическую матрицу. Возбуждение ионов-активаторов осуществляется оптически, чаще всего с помощью газоразрядных импульсных ламп или ламп непрерывного действия. Энергетические уровни ионов-активаторов отличаются от уровней свободных ионов из-за взаимодействия с кристаллической матрицей. которое приводит к расщеплению и уширению элек1ронных уровней иона, а также к образованию у них в ряде случаев колебательной структуры (рис. [c.924]

В полупроводниковых лазерах, в отличие от лазеров на примесных кристаллах, активным веществом служит сама кристаллическая матрица полупроводника, а примеси лишь служат источником носителей заряда электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне. При создании с помощью накачки избыточного (по сравнению с равновесным) числа электронов и дырок позможно возвращение к состоянию равновесия посредством оптического межзонного перехода — фоторекомбинации. Вероятность фоторекомбинации велика лишь для прямозонных полупроводников, таких, у которых максимум энергии.в валентной зоне и минимум энергии в зоне проводимости соответствуют одному и тому же значению квазиимпульса. По этой причине все полупроводники, на которых получена генерация, являются прямозонными. Перечислим важнейшие свойства полупроводниковых лазеров [c.946]

Если же наблюдаемая спектральная линия представляет собой совокупность спектральных линий, возникаюш,их от пространственно разделенных не вполне тождественных центров, причем средние частоты линий но сравнению с шириной одной отдельно взятой линии заметно различаются друг от друга, то линия является неоднородной. Ее ширина определяется уже не только физикой нроцессов в одном отдельно взятом примесном центре, а прежде всего распределением условий, в которых находятся центры, т. е. неоднородностями кристалла-матрицы. Вследствие наравно-мерного опустошения возбужденных состояний различных центров в ходе работы лазера на неоднородной снектральной линии могут возникнуть характерные особенности в форме генерируемой лазерной линии, например известное выжигание ямы в центре линии [96]. [c.29]

Рубиновый лазер. Тот же кристалл рубина, который был использован в мазере СВЧ диапазона, оказался также первым кристаллом, на котором был сделан лазер ), ио при этом использовались другие энергетические уровни иоиа Сг +. На рис. 18.15 показана структура энергетических уровней примесных ионов Сг +, используемая для работы лазера. Примерно иа высоте 15 000 см от основного уровня находятся два уровня, обозначенные и отделенные друг от друга интервалом 29 см Над этими уровнями лежат две широкие полосы энергий 1 и Поскольку эти полосы достаточно широки, онн могут быть эффективно заселены за счет оптического поглощения излучения от источников света с широким спектром частот (рис. 18.16). К таким источникам света относится, например, ксеноновая лампа-вспышка. [c.644]

В лазерах данного класса активные центры создают ионы примеси в кристаллической решетке (или стекле). Одним из первых таких лазеров являлся лазер на рубине, в котором ионы Сг + внедрены в кристалл АЬОз (сапфир). В лазере другого типа в кристалл зА15012 (иттрий-алюминиевый гранат, или ИАГ) внедрены примесные ионы N(1 +. Недавно разработан новый класс твердотельных лазеров — перестраиваемые лазеры [145]. В этих лазерах на александрите ионы Сг + внедрены в кристаллическую решетку ВеЛ1204 (кризоберил). [c.201]

Кристаллические лазеры —это люминофоры, обладающие особыми свойствами. Квант света, излучаемый одним возбужденным центром, вызывает излучение центров в той же фазе, что и первый. Процесс возбуждения центров идет независимо (для этого часто используют обычный дневной свет), вследствие чего поддерживается постоянной населенность высших электронных состояний. Правильный выбор формы кристалла и высокая степень когерентности излучения позволяют получить полностью монохроматическое и острофоку-сированное излучение. Различают две группы кристаллических лазеров. В кристаллах первой группы активны лишь ионы примеси редкоземельных или переходных металлов, сам же кристалл служит лишь инертной матрицей (например, в рубине это ион в матрице А12О3). Вторую группу составляют полупроводники, такие, как ОаЛз, в которых происходит излучение вследствие рекомбинации электронов и дырок на примесных центрах, если концентрация электронов и дырок намного превышает равновесную. [c.80]

Еще в 1967—1968 гг. раздавались голоса, что генерация на красителях представляет собой интересное физическое явление, но ввиду малой интенсивности она вряд ли будет использована в качестве источника когерентного излучения для решения прикладных задач. К счастью, эти опасения не оправдались энергия генерации за 1 импульс достигла в ряде экспериментов внушительного значения 400 Дж, пиковая мощность в импульсе — порядка гигаватт. Сейчас уже предложены и успешно работают десятки конструкций различного назначения лазеры пи-К0-, нано-, микро- и миллисекундной длительности, непрерывные лазеры, лазеры со стабилизированной частотой излучения или частотой, управляемой по заданному закону, лазеры с одиночными и часто повторяющимися импульсами. Генерация света сложными органическими соединениями была обнаружена сначала в жидких растворах, затем ее получили в твердых растворах и примесных молекулярных кристаллах. Недавно Н. А, Борисевич и В. А. Толкачев осуществили условия, позволяющие наблюдать генерацию излучения парами сложных молекул. [c.37]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...