АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Советский патент 1969 года по МПК H01S3/16 

Известны марки силикатных стекол ЛГС и КГСС, активированных неодимом, используемых :в качестве активного материала для олтических квантовых генераторов (ОКГ). Однако высокая температура выварки силикатных стекол сообщает им овойства, :при,во.дящие к ограничению допустимых оптических нагрузок. Предполагается, что это огра«ичение обусловлено как хрупкостью са.мого стекла, так и коллоидальным,и частицами платины, входящи.ми в стекло при его выварке. Трудности очистки кварцевого сырья от следов железа приводят к ухудшению оптических качеств стекла под действием интенсивного света на.качкп. Это вызывает уменьшение выходной энергии и .мощности .в процессе работы в режиме генерации и усиления.

В силикатных стеклах сильно варьирует конф:игурация ближайшего окружения ионов неодима. Это привадит к значительному неодж)родиому уширению линий люминесценции (нолуширииа полосы люминесценции Nd на 1,06 мкм 220-300 сл(1), отрицательно влияющему на генерационные и усилительные характеристики стекла.

Чтобы снизить порог генерации и увеличить предельно допустимые плотности энергии, предлагают в состав материала ввести одно из соединеиий урана, марганца, хрома, меди, серебра, алюминия, цинка, олова или их комбинацию. Активный матери ал для ОКГ

имеет следущий состав, %:

PaOs

30-90 LisO 2-40 Na..O 2-40 0-10

элементы 1 -10

редкоземельные

Мп 0-5

Сг 0-5

Си 0-5

Ag 0-5

АЬОя 0,5-20

Окись алю.инля может быть заменена

эквивалеитны.ми добаека ми:

0,5 - 20% А1Рз или

0,5 - 20% SnCls.

Предложенный актив1ный материал, который является модификацией фосфатного стекла, отличается тем, что в нем конфигурация ближайшего окружения ионо.в редких земель более однородна, че.м -в силикатных стеклах, а преобладающий коваленгньгй хара.ктер связей обусловливает .малые локальные кристаллические поля. Вследствие этого неоднородное NuiiipeHHe люминесценции в «их значительно меньше. Существенно, что в предлагаемых стеклах сильиые ковалентные связи между

анноннЫМи к.0мплекса 1и. окружающими люминесцентные центры, обеспечивают эффективный облен энергией между этими центрами, что цризод;1т к «однородности полос люми есце|Нции } способствует спектра генерации и бюлее эффективному использованию энергии в pe KMj;e усиления.

В оиисы;ваемом активиом материале легко растворяются окислы редких земель, переходных металлов, а также уранила, причем ионы этих элементов о,казываются -в весьма единоO6pa3HOiM о-ктаэдрическом окружении ионов кислорода, лрииадлежащих к жестким фосфатным тетраэдрам. Это подтверждается малой полушириной {110-150 А) линии люминесценции неодима 1,06 мк.и и значительным сужен:ием его спектральных линий при охлаждении. Фосфатные тетраэдры в предложенном веществе образуют прочные « сравнительно длинные полимерные цеци, в которых вследствие большого удельного вееа я-связей (0,3- 0,5я-связи на ст-связь) возможно сопряжение

связей, т. е. частичная коллективизация электронов в пределах полимерной цени.

Такие цепи, сшитые редкоземельными iioiiaми при комплекеообразовании в процессе синтеза веп;ества. обеспечивают эффективную передачу возбуждения между активными центрами,что приводит к быстрой передаче энергии внутри неоднородно уширенной линии люминесценции, а следовательно, к указанному

0 выше сужению спектра генерации и иолиому использованию энергии люминесцентных ионов в режи.ме уеилеи.ия. Это подтверждается комплексом люмияесцентных, виекозиметрических и других исследований. Оценки, основан5 цые на результатах соответствующих измерений, показывают, что в полимерную фосфатную молекулу в предлагаемом активном материале входит ца норядок больше ионов-активаторов, чем в аналогичных структурах в си0 ликатных стеклах.

Некоторые данные о составе синтезирован1ИЫХ люминофоров приведены в нижеследующей таблице.

А1,0з SnCl.,