СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЛАЗЕРНО-АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ ОКРАСКИ Российский патент 2000 года по МПК C30B33/04 C30B29/12 H01S3/16 

Предлагаемое изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при изготовлении оптических твердотельных перестраиваемых инфракрасных лазеров.

Известен способ создания лазерно-активных F_A (Tl) (т.е. Tl^oVa⁺) центров окраски в активированных таллием щелочно-галлоидных кристаллов /1/. Кристаллы размерами 2х5х8 мм³ выкапывают, полируют, помещают в алюминиевую фольгу и облучают пучком электронов энергией 1,8 МэВ с обеих сторон при температурах ниже -50^oC^o. Перед использованием кристаллы снова полируют при комнатной температуре, помещают в вакуумированную емкость и при -40^oC освещают белым светом для увеличения концентрации F_A (Tl) центров.

Известен способ создания лазерно-активных Tl^o(I) (т.е. Tl^oVa⁺ центров окраски в кристаллах KCl-Tl /2/), по методике получения F_A - центров. Кристаллы размерами 6х6х2 мм³ полируют и помещают в герметически закрываемые кассеты. Затем кристаллы облучают электронами энергией 1,6 - 1,8 МэВ при 77 K. Для более эффективного образования Tl^o(I) центров окраски кристаллы дополнительно облучают белым светом при температуре -30^oC. Облучение белым светом приводит к фотоионизации F - центров, термической миграции освободившихся анионных вакансий и их соединению с Tl-дефектами.

Недостатком известных способов является сложная технология получения Tl^oVa⁺ центров, включающая две раздельные операции облучения кристаллов ионизирующим излучением и облучение кристаллов белым светом.

Целью изобретения является повышение концентрации лазерно-активных Tl^oVa⁺ центров окраски в кристаллах KCl-Tl.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе создания лазерно-активных центров окраски Tl^oVa⁺ в кристаллах KCl-Tl, причем облучения ионизирующей радиацией предварительно приводят кристаллы KCl-Tl в оптический контакт с кристаллами Csl-Tl и одновременно облучают их при температурах 240-77 K.

Облучение кристаллов KCl-Tl ионизирующей радиацией при температурах выше 240 K приводит к снижению концентрации лазерно-активных Tl^oVa⁺ центров окраски, так как при повышении температуры уменьшается эффективность образования этих центров. Освещение кристаллов F или белым светом выше 240 K также менее эффективно, чем при более низких температурах, вследствие частичной оптической ионизации Tl^oVa⁺ центров окраски.

Облучение кристаллов ионизирующей радиацией при температурах ниже 77 K технически трудно осуществимо.

Способ осуществляется следующим образом.

Кристаллы KCl-Tl с Tl^oVa⁺ центрами окраски являются активной лазерной средой для перестраиваемых лазеров в диапазоне 1,4 - 1,6 мкм. Для получения активной среды выкалывают пластинки из монокристаллов KCl-Tl размерами приблизительно площадью 5•10 мм² и толщиной 2-3 мм и полируют. Приготавливают пластинки из монокристаллов Csl-Tl одинаковой площади (5•10 мм²) и толщиной 0,3 - 0,8 мм. Приводят кристаллы KCl-Tl в оптический контакт с пластинками Csl-Tl по равным площадям с обеих сторон. Заворачивают кристаллы в алюминиевую фольгу и облучают так, чтобы пучок ионизирующего излучения проходил через данные кристаллы, находящиеся в оптическом контакте. Облучение производят при температуре 240-77 K. О концентрации лазерно-активных Tl^oVa⁺ центров окраски судят по коэффициенту поглощения данных центров в максимуме полосы поглощения данных центров при 1,04 мкм при 77 K. Облучение кристаллов осуществляют дозой 5•10⁷ P от радиоактивного источника ⁶⁰Co.

Для сравнения кристаллы KCl-Tl, находящиеся в оптическом контакте с Csl-Tl, облучают аналогичной дозой при 300 K.

Данные измерений коэффициента поглощения при 1,04 мкм при 77 K лазерно-активных Tl^oVa⁺ центров окраски приведены в таблице.

Как видно из таблицы, концентрация лазерно-активных Tl^oVa⁺ центров окраски при облучении кристаллов KCl-Tl, находящихся в оптическом контакте с кристаллами Csl-Tl, при температурах 240-77 K существенно выше, чем при 300 K.

Кристаллы с лазерно-активными Tl^oVa⁺ центрами окраски, созданные предлагаемым способом, могут быть использованы в качестве активных сред для твердотельных перестраиваемых лазеров, в качестве пассивных лазерных затворов, модуляторов добротности.

Источники информации, принятые во внимание:
1. W. Gellerman et al. Optical properties and stable, broadly tunable CN laser operation of new Fa type centers in Tl doped alkali halides. Optics Communications, 1981, v. 39, N 6, p. 3917.

2. Бетеров И.М., Дроздова О.В. и др. Исследование оптических и генерационных характеристик Tl⁰ (I) - центров в кристалле KCl-Tl. ж. Квантовая электроника, 13, N 7, 1986, с. 1524 - 1525.

Изобретение может быть использовано в лазерной технике при изготовлении оптических твердотельных перестраиваемых инфракрасных лазеров. Способ создания лазерно-активных центров окраски Tl^oVa⁺ в кристаллах KCl-Tl включает приведение кристаллов KCl-Tl в оптический контакт с кристаллами Csl-Tl и их одновременное облучение ионизирующей радиацией при температурах 240 - 77 К. Изобретение позволяет увеличить концентрацию лазерно-активных Tl^oVa⁺ центров окраски в кристаллах KCl-Tl, являющихся активной лазерной средой для перестраиваемых лазеров в диапазоне длин волн 1,4-1,6 мкм. 1 табл.

Способ создания лазерно-активных центров окраски Tl^oVa⁺ в кристаллах KCl-Tl путем облучения ионизирующей радиацией, отличающийся тем, что кристаллы KCl-Tl приводят в оптический контакт с кристаллами Csl-Tl и одновременно облучают их при температурах 240-77 К.