СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА F -ЦЕНТРАХ В КРИСТАЛЛЕ ФТОРИСТОГО ЛИТИЯ Советский патент 1995 года по МПК H01S3/16 

Изобретение относится к квантовой электронике, а точнее к способам получения перестраиваемого по частоте когерентного излучения. Оно может быть использовано в дальнометрии, газовом анализе, исследовании атмосферы.

Цель изобретения повышение энергии излучения путем увеличения концентрации рабочих центров окраски при одновременном упрощении способа.

В кристалле при низкотемпературном облучении (Т<243 К) γ-излучением образуются в основном F F₂ центры, в то время как в кристаллах, облученных при температуре выше температуры подвижности анионных вакансий (Т > 243 К), значительную часть составляют и более сложные центры окраски. Полоса поглощения F-центров занимает область 0,2-0,3 мкм, а F₂ 0,4-0,5 мкм. Спектральные области от 0,3 до 0,4 мкм и далее 0,58 мкм свободны от поглощения. Установлено, что в результате воздействия интенсивного излучения газоразрядных импульсных ламп в спектральных областях поглощения F- и F₂-центров происходит образование F₂⁺-центров, которые являются рабочими центрами активной среды перестраиваемого по частоте лазера.

При воздействии на кристалл светом в области F₂-полосы происходит двухступенчатая ионизация F₂-центров (h ν- энергия кванта излучения)
F₂+2hν _→ F+2

+e^- а излучение в области F-полосы приводит к ионизации F-центра с освобождением анионной вакансии
F+hν _→ V+a+e которая, объединяясь с неионизованным F-центром, образует F₂⁺-центр
V+a+F F+2
При воздействии на кристалл широкополосного излучения импульсных газоразрядных ламп в процессе образования F₂⁺-центров дополнительно включается и второй механизм: FF _→ F+2F₂⁺. Поскольку концентрация F-центров в кристалле значительно больше концентрации F₂-центров, участие механизма преобразования FF _→ F+2F₂⁺ обеспечивает получение больших концентраций рабочих F₂⁺-центров. Этому способствует и эффективное поглощение широкополосного излучения газоразрядных ламп за счет большой ширины полос поглощения F и F₂-центров.

Широкополосная накачка кристаллов фтористого лития, облученных при температуре выше температуры подвижности анионных вакансий, приводит к значительному тепловыделению в кристалле за счет сильного поглощения паразитными агрегатными центрами. В результате теплового удара кристалл растрескивается и становится непригодным для практического использования прежде, чем в нем в достаточной концентрации будут созданы F₂⁺-центры.

Облучение кристаллов при температурах ниже 78 К является технически сложной задачей, поскольку в этом случае для охлаждения кристаллов необходимо использовать жидкий гелий. Таким образом, оптимальный температурный диапазон облучения находится в пределах 78-243 К.

Одновременно с процессом создания F₂⁺-центров происходит их возбуждение оптическим излучением ламп в спектральной области их поглощения 0,5-0,7 мкм и при достижении определенной концентрации F₂⁺-центров, когда квантовое усиление превысит потери в резонаторе, возникает лазерное излучение.

Способ получения когерентного перестраиваемого по частоте излучения F₂⁺-центров осуществляется следующим образом. Кристаллы фтористого лития размерами 0,5˙0,5˙10 см облучали γ-излучением Со⁶⁰ при температуре 78, 200, 243 (ниже температуры подвижности анионных вакансий) и 300 К (выше температуры подвижности анионных вакансий). Затем кристаллы по очереди помещали в оптический резонатор с ламповым осветителем и подвергали воздействию импульсного излучения двух ксеноновых ламп с длительностью импульса 10^-5 с и энергией ≈200 Дж. Достаточная концентрация F₂⁺-центров создавалась в кристалле в среднем через 10 импульсов, после чего возникала генерация на F₂⁺-центрах. Мощность генерации возрастала от импульса к импульсу и достигала насыщения через 25-30 импульсов. Далее лазер работал в течение рабочего дня (6 ч) не изменяя параметров генерации. Величина энергии, которая была достигнута на кристаллах, облученных при 78, 200 и 243 К, составляла (10-25)˙10^-3 Дж, длительность импульса 3˙10^-6 с. Кристалл, облученный при температуре 300 К, растрескивался через 10-15 импульсов и становился непригодным для дальнейшего использования.

Изобретение относится к квантовой электронике. Цель изобретения повышение энергии излучения путем увеличения концентрации рабочих центров окраски при одновременном упрощении способа. В способе для создания сопутствующих F-агрегатных центров, включая F₁ и F₂, преобразование центров в рабочие F+2

и возбуждение F+1 производят широкополосным излучением газоразрядных ламп накачки, для этого кристалл фтористого лития облучают ионизирующим излучением при температуре ниже подвижности анионных вакансий. Температуру выбирают в диапазоне 78 243 К. Так кристаллы фтористого лития облучали γ - излучением Co⁶⁰ при температуре 78, 200, 243 К и подвергали воздействию импульсного излучения двух ксеноновых ламп. Достаточную концентрацию F+2 создавали в кристалле в среднем через 10 импульсов, после чего возникала генерация на F+2.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА F+2

-ЦЕНТРАХ В КРИСТАЛЛЕ ФТОРИСТОГО ЛИТИЯ, включающий облучение кристалла ионизирующим излучением и накачку его излучением импульсных газоразрядных ламп, отличающийся тем, что, с целью повышения энергии излучения путем увеличения концентрации рабочих центров окраски при одновременном упрощении способа, облучают кристалл ионизирующим излучением при температуре 78 243 К.