Интенсивностные параметры спектров стекол, активированных неодимом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

/У п ^ ' г.)

Л V-ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР " ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ШТИЧЗСЖЙ ЙНСТШТ ШШ С .И.ВАВИЛОВА"

На правах рукописи

БРАЧХОЬСКАЯ Наталия Борисовна

ИНТЕКСИВНОСТНЬЕ ПА?А\ЕТР'и СПЕКТРОВ СТЕКОЛ, АКТИРОВАННЫХ КЕОДКМСГ

01.04.Оэ - -оптика

Автореферат диссертации ка соискание ученей степени ' кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург

1992 '

Работе выполнена б НИТИОК БНЦ

"Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова"

Научный руководитель доктор физико-математических наук

А.К.Пржевусний

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

А.Я.Карасик

кандидат физико-математических наук А.М.Ткачук

Ведущая организация Санкт-Петербургский государственный

университет

Зашита диссертации состоится " " 1992 г. в // час,

на заседании специализированного совета KI05.0I.0I по присуждению ученой степени Кандидата наук В ВНЦ "Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова" ( 199034, Санкт-Петербург, ВНЦГОи").

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "_ 3 - еиФ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук ' И.Н.Абрамова

I С(

© БНЦ "Государственной оптический институт ик.С.К.Вавилова",1992

ОБЦ^Я ХАРЛгСГЕК'СГЛ.'хА РАБОТУ

Актуальность работы. Стекла, актиЕ'лгованкыа неодимом, првд-ставлякге собой важный и тостатсл'н:) обгкгнай smcc чптешалов современной квактср.ой злеятродаки, Т.т тпзраблтке новых нео-упгазых стекол необходиуо учитывать комплекс иаонэобраэннх свойств для того/тобч удовлетворить трсбуеикч хатчктепистахам и глю»чу работы лазеш. В ряду харавтзтзузЧих эта сзэйсгва тделниин, несомненно, огределн-олую роль znr.w ср-?к?глдьч0-лткк*м;зн?нь© гарг.гдатк, среди которых ва?кн<?3ст ЛВЛЛЧТСЯ ГНГПУбТГУ, ОГЛСЬЗаГСТЛО ИНТСНСИВ-ности спектральных по то? нао:и\'Л - еероятности рчр-зходов, сй^екия вынужденного издуиекия, силы осцилляторов, ксу^швнтк поглощения из основного и зозбуненяых со с г;.-»тай. В паяьнойшем \гн их для ксаткосте буче»« назнзлть зяостннки rsmv^Tjnwi''

Интенсивное?.! с-вктгпхьтх гоясс как и интенсивности

голос, cootsetorsytnptx гареч'ота4' В-ЛЧТХК ''мф-обояочю! других рсп,-козе?<р.!тьккх исков, зависл? от зсадайстнил на кон со сторона активируемой матрицы. Харантло ??от>о воздействия определяется, в первую опереть, атома>л<, распэлсченкич« в кчяосрадстзекгад окружении иена Ncj и«'о обусловливает зависимость интенсивноегкых rapa-veTpo'j от состава стехяп. Птлгноэи'согаК'.в зависимостей этих ха-сактеристин от состава, их объяснение градедавлгат собой, с одной стороны, iwscwiftCKV» задачу сгзктоосасоглй актазированных материале.-?, с тсугой стороны, - задачу, гостокнно ЕОоНмкаю-д-уя ц лгсцйсса оазгаГ>ст;с:< ксэнх лазагНлх ггэхрл.

Структура егоятро» кпготнт и лзАякесцекцяи иеотлчовых стекол достаточно сложна: споктш состо.;1? ил (Золкясго ^ксла '.-лк-гичумов, котосне объединяется в -руггы - "голос.а". Так как три иянснении состава стекла уг-каэтоя все йлеуонтч' отой структуры, то три иосдедовак'/л икт.аи^ивисстких гарамотпов сглктоов yse только одна "оога.?иза15'лн пп'-п-дгйчлнтгдьного &и?«гиала в компактном, гпи"<пио\< для акагиач риае, градотав-лат гроблему.

Еаи*ол°с ак т у a-г ъилГ: ргта'«ет.З гог^хед в иока'/Yr/^4", на ко-торо*.! работает го давлялпгт* число лгаеров, той сходит '/.паду воз-бш;сн:«ш •.т.тулк'.сл и Нт-гПог»ток7 са:н.1 гростоЛ я на-

госводствзннъгй сгосо'5 m t>*vw!"!3i«i п:>гпк?нсст,5 этого горехода -гс сгсктру повлаланля - iw.tc.i т; глЧгчньгх усяоёиях. Трвбу-"'•гся т^йиалькке Kr.fwpcouorv.««"Кйо нетодлкп. У,х мзтобом» затрудняется Tis«, что сог.чр.^лтпултчк го wca w« мода структуру: состоит из Г2 г^рргерыначл^хгя неоднородно упяреШюХ с'сар-

ковсхих компонент. 3 экспетимокгах в enría из«оряк-тся усре.дн«нняе зтачзнкя укхроскогическкх гаракетров центров. Так как характер усреднения оавксит от условий экспёткданта, то газнкг спехтроско-гжчеехие методики должны, з притаи re, давать разное зкдогсия ик-тенсизкостнух гатамйтуов•

1>т ь г.-гботь- состояла в отюе слегай нес чумовых стекол разнообразных составов абсолютных интексивкостеЯ гэяое спектров люминесценции к го-язцекю из осковкс-гс и возбуудонннх состояний, а также- се-енкй вьшуж декнух гереходов. Предстояла выхешть чувствительность этих гарахетров к кзм*к*»г» тампе-ратут» к .исследовать зависимости от химического составs стекля. Дяк гояуивник корректных дзнкех необходимо было вчгояшть сравнительное исследование возкскноссеЯ разных споксроскзглческих методик к провести сравнение результатов с литературными ^кккми .

Hav-'y'nj' новизна.

1. Для неодимовкх лазерных -стекол дпух составов (ГЛС-2 и ГЛС-22) проверено сравнение йнтенг-кеностных паттшетроз, голучае-мых всрми известными егехтросксгическкуи методами.

2. Fàce-итаны тивепенные магнитные элементы, гозволякире, согласно теосии Дкадза определить вероятности оптических переходов между возбужденными уровнями иона неодима.

3. Для лазерных стекол ГЛЗ-2 к ГЛС-22 голучвкн сечения поглощения для переходов из возбужденных состояний.

4. Получен ряд коккштных значений ннтенеквносткых гарамет-ров и кзмегены зависимости отех параметров от температуры для большого числа стекол разнообразных составов.

5. Иценткфкцитзовакъ: $изиче>скио механизма, ответственные за величины параметров Дкадда с разными индексам.

Практическая-к научная знаииместь.

Î. Рекомендации работы- по измерению интенсивностных харак-' ташетик неоцимовых стекол Необходимо учитывать при исследовании пассивных параметров лазерных материалов.

2. Полученные в диссертации значения приведенных матричных элементов позволяют определять вепоятности оптических переходов между возбужденными угсвкрчк кока fui в лгабкх активируемых матрицах - кгкеталлпх, таг:твотх, стеклах.

3. Изм°р''нныг; в ходр вчголн'-'нн--? таботк значения интенсивностных гатмет.гор и зависимости кх вМйчин от химического состава и т^мг'чптугн mo."vt быть исго-ъяеепнь: гти тзтаботко новых

- ь -

лазерных стекол и прогнозировании кх составов.

4. Сделанные в работе выводы о механизмах, ответственных за оптические переходы мвясцу уровнями йота неодима в стехле, и измеренные концентрационные и темгерат узине зависимости вероятностей этих переходов ггетаставляит интерес чия посгсэення микроско-ги^яских моделей активатогьых гецкозр'/элькых центров в стекле.

На заппту якчесятся положения.

1. Баз лишние сгектооскоп-тескне методы определения интен-синостных гаглметС'ОЗ спектров квотам®вкх стекол, а именно, метод нагоег-лния, метод выделения резонансной компоненты и метод, основанный ка применении теория Джадда, - дают близкие значения сечений вынужденных переходов и коэффициентов Эйнштейна, несмотря на .о, uro в разных методах измсряег.<ы°. величины усредняются по различным ансамблям.

2. Анализ спектров отечественных лазерных стекол в рамках теории Дкадда позволяет голучать согласухгциеся с экспериментом данные по селениям вынужденных переходов, квантовому выходу люминесценции, поглоаения из возбужденных состояний и температур -нкм зависимостям люминесцентных параметров.

3. За интенсивности подавляющего «исяа полос спектров поглощения неодимовчх стекол, которые преимущественно связаны с параметрами <1. ^ и ответственен статический механизм снятия затрата с переходов внутри (Af)1^ конфигурации. В интенсивности сверхчувствительных полос вносят значительный вклад механизм динамической поляризации и колебательный механизм,

4. В спектрах стекол при вариации состава, в котором основное влияние на спектр оказывают иэлечные ионы, отсутствует корел-ляция между интенсивностныш параметра»® к итарковскиг.м расщеплениями. Среди стекол разных систем экерямальнкш значениями инген-сивностных параметров обладают теллуригные стекла.

Аггюбания работы. Результаты работы были цолояены на научно-техническом семинаре"Редкоземельные коны в кристаллах и стеклах" (Свердловск,1972); 1У и У1 Всесох>з. совещаниях по спектрам кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных элементов (Свердлозск, 1973, Краснодар, 1979); 1,П,1У Всесоюз. конференциях "Оптика .лазеров" (Ленинград, 1977,1960,1984); III, ГУ,У,У1,УП Всесоюз. симпозиумах "Оптические и спектральные свойства стекол" (Ленинград, 1974,1989, F^ra, 1977,1982,1986); XIX Всесоюз. съезде по спектроскопии (Томск, 1983).

- о -

Объем работы. Диег.ердяцкя состоим из введения, песта "лав, выводов и двух гриложякиГ:. Б первой -паве цан обзор литературы. В остальных главах излагается ош^игапкке результаты работы. В конце диссертации грйводятся общие выводы го всей работе. Диссертация со детям т 126 стоаккц машинописного текста с 24 таблицам-!, 29 рисунков» Два Приложения и 163 литературные ссылки.

ОСНОВНОЕ С0Д2КШШ1 ДИССЕРТАЦИЙ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации к выбор объектов исследований, огтепчяятгся.структура диссертации в целом, формулируются'основные голоже»!Я, выносимые на защиту, указывается новизна к практическая значимость полученных результатов.

Первая глава носит обзорный характер. В ней приводятся об-•цие сведения о спектрах.редкоземельных активаторов. Подробно рассматриваются два вопроса: современные представления об интенсив-костях в сгектрах РЗЭ и методы, предлагавшиеся для определения се-дашя вынужденных переходов неодимовых стекол.

Вторая глава Посвящена описанию исследований,- направленных на выяснение возможностей различных' спектроскопических методов определения иитенсивностны* параметров полос поглощения и люминесценции в спектрах неодимовых стекол. Для этого три разных метода, основанных, соответственно,

1) на измерении спектров нагретых образцов,

2) выделении резонансного участка в спектрах поглощения люминесценции,

3)исгользовании теории /$тадда,

применялись к одним объектам исследования. В качестве объектов были выбраны типичные представители лазерных стекол: силикатные-ГЯС-2, ГЛС-3 и фосфатные - ГЛС-22, ПЯС-24. Стекла разных марок одной основы ртлидались только концентрацией ионов Д^/ которая .составляла.: 2,Г1020см-3 (ПЛС-2), 5,ЗП0г0см"3 (ГЛС-3), 2.0--Т0'С°с.Г3 (ГЛС-22),. 5,8' [0'20см~3 (ГЛС-24)...

Первый, метод состоял в измерении поглощения с .термически, заселенных уровней 'Чт^р- Образцы-имели вид-.параллелепипедов . размером ?Сх2Сх104 им Они располагались в трубчатой печи,- На. торцах которой были установлены Диафрагмы для ограничения просвети вида» "О пучка и уменьшения грсдольных " па "„ментов те-игературы. -Спектры образцов г^иетри'грв.ались по- с днеканальной схеме на ег<?к-трсч^ТГ" ПДЛ'— I.

- ? -

Измерения показали, что в спектрах гоглоц^шя нагретых стекол появляется полоса, которая по своему положению может быть приписана переходу T/g-^'з/р/ -'¿яксимум полосы Юо4 нм (ГЛС-3) и 1053 нм (ГЛС-24) .смещен .в коротковолновую сторону относительно, максимума гоответствуящп-о перехода в сгектое люминесценции ; 1057 нм (ППС-З) и 1054 нм ( Ж-24). Контур полосы гсглоцений обличается от контура лжминесценцки тем, «то в поглощении слабее выражен длинноволновый максимум.

Для количественно?, обработки спектров нагретых образцов использовалось с'оотнсгсенке квк^у,коэффициентом поглощения?;'ï)и сечением поглощения :

g ( 7) - стати стамеска я сумма, -Е^ -анергия подуровней основного терма 'Чд/р ( -1,2,.. .5), .которые огр^дплялхсь гутем разложения стокнопо контура полосы лпчинасценодя ^¿/o-^tg/gt измеренной при .4,2 К. Эти значения составляли: 0, 61, Ï5I; 24Ь, 490 см-^ для' ГЛС-3 и О,- 77, 154, 235, 372 см^Чя* ПЛС-Й4.' Марковская струй тур«' терма заменялась, одщм шестикратно вырожденным

уровнем Sg, положение которого определялась чвучя .методам:-'. :1) ал-проксимацией результатов измерения коэффициента поглощения линейной завксимзстьв от температуры; 2) из спектроскопических данных. ■

Интегральное сечете вынужденного перехода ц/о&ъ

с учетом кратности вырождения полагалось равным '.

'Исследование спектров- поглощения- нагретых1 образцов показали, ''то, во-первьх, интегтл^тйя интенсивность, перехода ^Чт/2 практически инвариантна г,о отношению к'существенному изме-вешю относительных вкладов двенадцати. гатарк-оэоких'компонент, составляющих тонкуо-cTpyKTvpy-, и," во-вторых, вероятности переходов для отдельных штаг'ковеких компонент не зависят от температуры.

Следующий' метод ограбления интенсикирстных параметров ti цктроз яеодммовых стекал основывался на' выделении резонансного участка в спектрах поглощения н люминесценции. ■ Исгользопатлийся нами вариант метода состоял в-том, что производился анализ спектров, измеренных при температуре .4,5 К, пррохо'чы осуществляются только из нижних штарковскнх подуровней,,,я таэтому. вся

структура спектроЕ упрсаается. В частности, голоса поглощения состеи,г а полоса люжнесиенции ^/з"*"

^1оу2 ~ из пята компонент в соответствии с кратностью расцепления коконных уровной ^2/2 и ® этих сгектрах может быть выделена резонансная штарковская компонента , интенсивность которой служит естественной мзроЯ интенсивности всех остальных голос спектра люминесценции.

Вероятность спонтанного излучательно-о перехода (кооффици-ент Эйнштейна А^) на самой резонансной компоненте определяется по спектру поглощения согласно соотношению

- 8 та? ^У^Т^ЛЛ , з ^

Для практической реализации метода было необходимо выделить резонансную компоненту в сложных контурах го"лотцения и люминесценции. Это выделение производилось путем разложения сложного контура на ЭВМ. Считалась заданными иисло элементарных компонент и тип элементарного контура.

Специальное исследование показало, что в качестве последнего лучше всего подходит несим-/,п7рнчкый контур Гауссовского ти1

Здесь параметр £> характеризует степень асимметрии,^- полуширина контура.

Наибольшее число исследований ингенсявностных параметров спектров неодимовых стекол было выполнено нами методом, основанным на использовании результатов теории Дглдда, согласно которо! величины сил осцилляторов / и коэффициентов Эйнштейна А описываются следующими выражениями:

Ш-у ^и^ргт: - КНс5>

¿6(27 Г!) I ~>

Зд^сь - усредненная частота голосы , ■/¡} -

дважды приведенные матпн'кые элементы, - "параметры Лдадда"

Се^-ние вынужденного излучения^ ¿Г4 в максимуме голосы определялось го Формул^:

/

д\) - эффективная шшка голосы люминесценции. Эта вели^-ина определялась из соотноиения П ( ^ &( ^„„р) - значение спектрального коэффициента Эйнштейна в мак-

симуме голосы. Во всех трех методах использовалась дУ ная из сгохтров гот комнатной температуре.

эф»

голучен-

Таблица I

Лит. ссылка ГЖ-2,3 ГЛС-21, 22,23,24

ГА, с-1 2А.С-1 б^ЧО2?«2

Погл?1п/г^Р3/2 - 1,7-0,2 - 3,3+0,4

Анализ контуров 1350 1,7+0,2 2930 4,1+0,4

4Т 4п гЗ/2 [1.2] 1297 1,3 2901 3,6

Параметры Дчадда 1430 1,7-0,2 2490 3,2+0,4

Генерационные 13] - 2,5 - -

методы С4] - 1,8 - 2,7

В табл. I сравниваются результаты определения сечения б°0 для полосы 1,06 мкм и суммарных коэффициентов ЭйнитеЯна 2" А, полученные в диссертации тремя метода®, с литературными данными.

(8)

¿Г/1 - 21 Л Г Рз/г

Метод, основанный на теории Дячдда, был выбран нами для исследования интенсивностных параметров большого числа модельных и лазерных неодичозых стекол. Данные этих исследований для лазерных стекол приведены в табл. 2.

Треть? глава посвящена определению интенсивностных параметров оптических переходов между возбужденными состояниями иона неодима на основе теории Дтадда и использовании параметров , найценных по спектрам поглощения из основного состояния.

Для этого были проверены расчеты необходимых матричных элементов, соответствующих переходам между возбужденными состояниями. Расчет гро води лея в грибликении "гром«=>иуто«ной связи", учитывающем грремеямвание состояний с различными значениями полного спина 5

Таблиц* 2.

Ч-эпсч стек та SI р - Г0?0пм5 Si^XF -"^1,0670^,2 çy^ioW

Сияиктгный ГЛС-1 ■ 4,5+0,5" 2,4+0,6 3,5+0,3 1550 1,7 0,6

ГЛС-2,3 . • ■ 2,8+2,0. . ?,e+i,o 2,6+0,4 1430 ' 1,7 0,5

ГЛС-5,6 • ■ 4,5f 0,6 2,0+0,9' 2,0+0,5 1090 , . ' . 1.0 ' 0,4

гас-?,.8 \ 4,0+0, В ■ 3,1+0,6 1240 . Г«1 0,4

ГЗС-9 " 1 2,8+0,8 • 2,6+0,й 1350 1,4

П1С-10 . .4,6+1,6 ■ .- 3,В+?,3 1620 1,4

ППС-14 ' ..;■ . 4,4+0,Я ' .2,6+0,3 3,1+1,2 1500 . . Ы

>'(ПХ-3 ' ' . 3,7+0 ,5 ' .•2,3+0,3 ■ 2,Р±0,2 то 1,2

.3,6+0,8 '. 3,%1,'í ... 4; 4+0,6 4090 3,2 . 1,0

••• 4,4+0,5- а, 6+0,5 4,8+0,4 2490 ! . 'э.г J . ; - «

ТЯС-?:5,26 ' .4,0+0,5 . 4,4+0,5 ' ■34t> . ® 2 7 ¡ • '' . 1 •

ГЙ С-?? ■ ; ■ 3,4+0,5;.. '3,6+0,5 . 5,2+0,5 . ?645 : з,з I •

гас-32,34 ''.'4,4+0,5' -3,6+0,5 4,8+0,4 .''400 ■ з, 2 . ! 1,2

•. ■ ' 3,1+0,4 , 3,5+0,2 2490 ;. 2,5 I °'8

{ГСС-ВТ6 • ■ 2,8+0,6 3,4+0,1 4,3+0,4 Я840 i i

-СГСС-Ш! ". 2,1+0,& . ' ■2,6+0,6'.' ' 4,7+0,4 ЗТТ5 I \ 1

- II -

я орбитального момента £ .

Результаты расчетов были использованы для определения интегральных сечений поглощения из возбужденных состояний ^д/?, 4?5/2> "•Ъ/р) которые чрезвычайно трудно исследовать экспериментальными методами, но необходимо принимать во внимание при анализе работы кеодимовых лазеров.Расчет проводился для лазерных стекол ГЛС-2 и ГЛС-22. В частности, были получены следующие значения интегральных

А. Л Р V

селений переходов 15/2' ^3/?'®9/2 с энеРгаей 9 области

Я430 см"1): 0,62'1(Г18см( ГЛС-2) и 1,05*

лазерного перехода ( V — тй

Ю-1 см (ГЛС-22). Они существенно меньше значений сечений для рабочего перехода лазера И/?' 4,42-1СГ18см (ГЛС-2) и 7,04' тП"18см (ГЛС-22).

Для получения более наглядных и непосредственных характеристик спектра представлялось целесообразным сделать оценки величин сечения возбужденного поглощения а максимумах полос Оки были получены с использованием в качестве эффективных ширин полос значений, соответствующих вторым центральным моментам штарковских расцеплений спектров активированных неодимом оксидных кристаллов. Результаты расчета спектров возбужденного поглощения представлены на рис. I, где форда голос аппроксимирована треугольниками, а амплитудные значения б"1 определились из соотношения:

2.0

1,0

ГЛС-2 ■

■А А ,

. ЮООО 15000

■ Тис. 1

-л л-л а- /1 -

РОООО ^см-1

'В четвертой главе описаны Результаты измерений в температурном интервале 77-700 л спектроскопических параметров силикатного (ГЛС-2) . и фосфатного (ГЛС-2?) лазерных стекол. Измерялись следуя-'дие гарачетры: силы осцилляторов полос гслоиения ■}. , вероятности. изчучательных переходов -А, с<пк>нйя вину*1*ннчх переходов

ПЯС-22

уменьпа-' Это

квантовый ныход люминесценции ' . Кроме того, изучалось влияние нагревания на контуры голос в спектрах поглощения и люминесценции.

Результаты измерения сил осцилляторов обрабатывались с го-мощью формулы (5) теории "^адда. Было установлено, что гри нагревании для обоих стекол параметр 51 ^ увеличивается, а параметры и .0. ^ незначительно уменьшаются,

В спектрах лшинссцеквди появляются "дополнительные" полосы с максимумам 12300 и Ю400 см""*. Эта полосы естественно связать с переходам, с терчически заселенного уровня

С увеличением температуры коэффициенты ЗЯмгтейна основных голос лтинесцекции незначительно уменьшаются, гги этом соотношение интенсиБНостей остается неизменным.'

Полученные гто формуле (7) значения сечения <Г ются с ростом температуры, связано как с увеличением ширины полосы так к с падением интегральной интенсивности .

Остановлено, что падение квантового выхода люминесценции в голосе основного лазерного перехода ^(3/2—11/2) при нагревании (рис.2) вызвано тремя независимыми причинами: во-первых, увеличением вероятностей безыз-лучательных переходов, во-вторых, уменьшением вероятностей излуча-тельных гереходов, и, в-третьих, появлением дополнительных излуча-тельных каналов расгаца возбужденных состояний ионов неодима в виде полос люмнесценши ,!-Саждая из этих причин вносит сравнительно небольшой вклад, но все они действуют в одну сторону, и суммарный результат проявляется в падении (3/2-11/2) для обоих исследовавшихся стекол примерно на 40е? гри направании до 700 К.

В гятой плаве огисаны результаты исследования зависимостей от химического состава интенсивностей голос поглощения, вероятностей излучательного распада и сечений вынужденных переходов.

Описание экспериментальных данных гроводилось на основе па-

0,5_

Рис.2

рмегссев Дгз^а. Рзз\"ть?а?ь" сого стад такс* с имех»г"«сг ливра-тупннмк "дкнчук. Пг-едс7-лвл-:н'!ч'" мдтй-.жг.:: егрупг/гзаан го етекяо-эграяурдим сист'?угл!.

Пеечедоеал-гь индивидуальное нлнлкне к.а /ктяксивноетные га-

гаметгч ••'!■ ""^к-^х и ;гелсчмо с ом-■ К:кантонов в стелах СИЛИКаТНОЙ, гт-уякггтчэй» гэгптной и теллуттлно.': систем.

си-ктлть-кх егчхсл '.,?^-?109-<«0? б:лта изучено вли-

ял; с нэ. п'тонечрност.чьге .э~.\'.гнм полочного катиона, Срав-

нение результатов с л'.тогятлк-кмя ландами для стекол по-

казало, что ггк вреде-ни;; 7с0.; тл.» гасакзгрсв П , к XI', ход за-.

<-1 - О -

сохган»'. тгй, а гегам^тр о меняется гтотегоголочкым образом го ерчЕНеунп со стекла'« блэ титана.

Для ^ело^ногрсуанатяях стекол результату измерения к.злуча-тельных вотсргност^Й 2. А, ерёмену. затухания С и кгактсзого выхода лаикгссцччаки к- показели, "-то с увеличением созерсашк щелочного окие.-а {М=л£?, ) в диапазон® С-Р.^А мол. происходит увеличение ст«гд:з:х расстоян,;;: мелду кэначя неодима (уменьшение сете-пани). Этот процесс нсскг полный'характер: на начальном учаетк? '.д-':^- мол.) а гтехле одновременно сучее-твут» как полно-' с?ь<э псгул",!нуе цент--;, так и «ентсс, л^г.;несц*рует/о с вксокях квантовым выходом, о чем свидетельствует необычный ход

з%чк;"ямостлР. для. времен/ затухания и квантового захода (умень-пекир Т при уз-л'-г^еннн ).

1тя боглтнчх .-»«кот системы оказалось, что как

замена тага щелочноез катиона {Ш так и щелочноземельного

(Мд ,Са, 5 г ,3а) к? оказедыт еиетемати"егко"с влияния на интенсив-носткке параметр:-! н-т^а.

Наибояып-п зык-л-еденко-о излучения в классе оксидных

стекол могут быть гслу»?ш' для стекол теллуритной системы. Параллельное исследование сг?ктроскоги«ескях.я генерационных параметров показало, 'что -теллуритные стекла'являются перспективным лазерным материалом и не уступает го своим свойствам л учли?.: фосфатным высоксконцентрирояякньм стекла«.

В шестой плаве-исследовался вогсос, в какой, мере результаты измерения интенсивностйЙ оптических переходов в' спектрах стекол, активированных неодимом, гоз?олявт грсгнозировать интенсивности переходов в спектрах ст»К9л; актавираванных друпими редкоземельным ионами. Для зта^о * были определены параметры Дт.адда по сгект-гам всех трехвалентных редкоземельных коноа в двух стеклообраз-

ных матгкпах, в кпиастве которых быж взяты метафэсфаты РЗ.Э и ка-жэЕсбариевог.ул/хатьие стехг.*.

Для обеих исея»д0эгв1вюсс* матриц тигэкгтр ilg с ростом числа электронов t 4^-оболсккй РЗЭ сначала тастет, а затек уменьшается, .достигая максимального значения геи наг.слоьину заполненной 4j-оболочхе. Параметры L и £ - 5 ивнюме* иначе: чтя обоих пагамет-рсв наблюдается отчетливая тенденция к монотскноку у-.егъ^тю при гаголкзнгх 4^-оболочда, причем тия метафсефатоз обнаружи-

ваю? зависимость, близкую к линейной (рис.З).

ТО.. 86'

Г 2-

1 -J

i

L

Sin

\

,J tfTm

Г

ТО 12 (Aif.

4 6 8

'2

-конфигурации Bin. 3.

Это отливе ее тасуется с оглечазюяйс* в главе гкатцйй в темпг-ратурнеч поведении акало^'ичн-.гх гзгауетроз тля ирогкмозых стекол. Поэтому был сдезая ьнесд, что укаэ<тгае две ггуггы параметров отедечгогея танк«« физическими жхак^эшк': гатак^трн S1 4 к л - етатачепогг мехашзхсм, параметр Д о - колебательным и механизма;/ динамической поляризации.

Сходство зависимо стей,- получению: для силякзтнах и метафос-фатньг/ стекся 'мёкду сабой, а также с заькеячостя'.чд для растворов де.:от основа кия считать их универсальны;,¡и и исг.ользсе&ть в случаи произвольной стеклообразной м&тгици для оценки сил оецилпяторо;.; одного редкоземельного йот по резупьтатам кзиврвнкй для дсугогс.

GCilCiiLa; РЕЗУЛЬТАТЫ У.- ШВС^,'

I. Проведено сравнительное исследование тр.-х егек*гроскоги«е> скнх методов определения иитенгивностных параметров спектров н-.о-ЯЛуовь-х стекол, оснонаинж, соответственно, на иэг.ярении сгектгпь канретьгх образцов, гьпедеккм резонансного уасгка в спектрах го~ глщ'шя и л<гминеспо>!Цяи, исгодь&овэшк теории ^шдп. На пр.-.гере

:текол двух различите составов - силккатлогоСтипа ГЛС-2) и фосфат-{ого (типа ПС-221 показано, что разные методу даст <5лизхиз значения интенсивностных параметров - коэффициентов Эйюиейна, сечений 5ыкуу.денк;:х переходов. 3 качестве оскоэнсго метода исследования шт-энскачостжгх характеристик каодкчоагс стекол выбран метод, основанный на использовании теория Д^рдда.

2. Определены параметры Д-к^дда, силы осцилляторов, коэффициенты ейкдгейна и сэченкя вынужденного кзлучзкия на двух группах голос '^з/й-^^п/г ^ЗД^^ТЗ/Й зсе;< этечосгвеняя: прсма-хеннкх лазерных н-эодпусшх стзксл :: ряда модельных стекол.

3. Рассчитаны приведенные катр^чже элементы, пезволягаиз, :огласно теории Дкадаа, определять вероятности оптических перехода ие:кцу аозбуяденнучи уровнями полос /Ус/ Сечение поглоезнкя из зо з б уд денного состояния .на частоте рабочего перехода1! V «9430

'4?зпэтту- на порядок меньйе, чем сечение вынужденного излучения рабочего переходз. В других спектральных .диапазонах сечение возбужденного поглощения имеет существенно больтуо зеличину.

4. Создан пакет программ, позволяющих-вычислить на ЭЬМ приведенные .матричные элементы■ теории Д^адда в приближении промежуточной связи. С использованием этих.программ вычислены матричные элементы для большинства оптических переходов мевду возбужденными зостояниями иона/V

5. Исследовано влияние температуры в диапазоне 77-700 К на антеясивностные. параметры лазерных неодимоьых стекол ГЛС-2 и ГЛС-22: силы осцилляторов полос поглощения, вероятности кзлучательных переходов, квантовый выход люминесценции. Наиболее сильные изменения испытывает квантовый выход Ц/ (3/2-«-11/2). Показано, что его падение ( ~ 40"? для обоих стекол) при,нагревании вызвано тремя независимыми причинами: увеличением вероятностей безызлучательных переходов, уменьшением'вероятностей излучагельных переходов и появлением дополнительных каналов распада возбужденных состояний ионов

неодима в виде люминесценции с уровня ^5/2*

6.' В рззультате исследования зависимостей интенсивностных параметров /ус/ от. типа катиона модификатора и его содержания в силикатных, германагных,'боратных и теллуритных стеклах обнаружен ряд закономерностей, как обших . для всех стекол, так и относящихся к конкретным- системам. В частности установлено, что:

Отсутствует корелляция мехду величинами интенсивностных параметров и величинами атарковских расшеплений;

Изменения яареухгра крк зариацкк состах-а обкчно противоположны по знаку изменениям параметров .'Л ^ и

Срвдк яонсв модификаторов наибольгеа влияние на интекоквнс-стные параметры охагчвеет щелочные катион:-;;

Среди исследовакаихся стекол различных систем теллуритше стекла зядех.яотся р.кетремглъно больх'/мп значениями иктенсивностннх параметров. По эффективности' генерации теллуритное стекло всего . на 105? уступает концентрированному фосфатному стеклу и "имеет при етом бодано значения когффициек?32 усиления.

На-оснозакик измерения сил осцилляторов для всего ряда редкооемельнчх ионов в двух стеклообразных матрицах и температурных зависимостей для неодиме вчх стекол сделай бкбод, что за интенсивности подавлявшего «иола полос, которые прегауиэстзеккэ связаны о параметрами £*адда 51 ^ и.Л-, ответственен статический механизм снятия запрета с переходов внутри (4у)" конфигурации. Б ик- • тенсизности сверхчувствительных полос значителькчЯ вклад вносят механизм динамической .пел.-ризации к колебательная механизм.

. Ссксвнке результате диссертационной работы изложены в тезисах 12 научных конференций и следугсих статьях.

1. Опродйлекне марковской, структуры полос поглощения и люминесценции- в стеклах с помоаьв ЭЗи.Д.Е.Агоеза, Н.В.Врачковсхая, А.А.Гру-бик.С.Г.Лунтер, З.Л.Раабен, А.К.Пркезусхи*, К.Н.ТслстоЙ.//В сб. Спектроскопия кристаллов'. 11,1575,0.329-343.

2.Интенсивности оптических переходов в спектрах поглощения и люминесценции неодима в с-гекЛах. /Н.Б .Брадхо'вская» А.А.Грубий, С .Г. Луктор, А.К.Пржеьуский, Э.Д.Раабвн, ¡О.Тслстой./Квантовая' алект-

роника .1976 .Т. 3 ,?г5 .С .996-1005.

3. Абсолютной квантовый выход люминесценции стекол, активированных неодимом./ Е.К.Арбузов, Н.В.БрачкСЕСкак, К.А.Нмырева, В-П.Колобков, П.И.Пудретов, А.К.Пржевуский.З.А.Савостьянов, М.К,Толстой,/Кванто-

• вая блектронака'. 1976.Т.3,РЭ.С.2005-2013. "'

4. Влияние числа ^-электронов, на интенсивности оптических переходов в спектрах стеклообразных метафосфатсв ?ЗЭ и ахтивирсванных силикатных етекол./Н.Б.Брачковекая, С.Г.Яунтер, А.К.ПркевуОкиЙ,

Э.Л.Раабвн,'М.Н.Толстой,/Оптика и спектроскопия. 197?. Т.-43, №4. С .694-698.

б. Определение сечения вынужденного излучения неодимовых стекол методом измерения поглощений о термически .заселенных уровней /Л.Е.Агеева, Н.Б.Врачковская, С.Г.Яунтер, А.К.Пржевуский, М.Н.Тол-

стой ./Квантовая электроника. 1977. Г .4 ,ВД .С.2414-2419.

6. Определение абсолютных интонсивностой в спектрах стекол методом анализа зтаркозсиой структуру контуров Б.Зрачкез-с , А .К .Лргезуский. /гЕС. I9B0 .Г. 32 ,»3 .С.463^468."

7, лли.ание температур1-' на спектрельно-лшхнеспенлнче характеристики лаеер:-г:х неодямсекх стекол./'К. Б.Зрачке некая, А.К.Пржевусхй?.. 1952.Т.Зб,Л,С.12С-ГЗЗ.

fc.Экспериментальное исследования лагерного теллурктного стекла, актинирсьакного нелдимем. Л .3. Валагс в, 3. Г.Березин,Н.Б.Брачковская, З.В.^ол:-:саа,А.К.Прхевуский,л.К.Г1етров, Т.5.Смирнова,В.К.Иванов./ XX. 1990. Т. 52, . С. 761-785.

9. Возбужденное поглощение неодимевзх стекол, рассчитанное по формуле Дна дца. /Н. Б. Брачковская, А. К. Пркевуский./Минск .1989 .Деп. в

ШЗПК ГМС.ЬВ :?747б-З.Акнсг. в SIC.1959.Г.5С,,"2,0.69.

10. 7;сслецоЕ5кие спектрально-лкминесаэнтньх: параметров активированных неодимом ¡гелочно-герм.аяатнкх стекол с-высоким содержанием

Seeg ,/Л.Е. Агеев а, В .А, Арбузов, Я. Б .Брачковская, Е.И .Талант, А. Н.Миро-НОЕ . /Ж. 1990 .Т. 16, ::•!. С .19-24.

IIСпецифика спектроскопических характеристик активированных РЗЭ телл уситн:-'?: стекол. /Н. Б. Брачковская, Б. В. Волкова, А. А. Дь&шиков, А .К. Пру.еву ский, ?. В. Смирно ва .-/ЖС. 1990 Л.16 ,'й.С .916-922.

ШЗРАТУРА

ЬДианов Е..Vi., Караси« А.Я., Кутьенков A.A., Неуструев Б.В., Щербаков И.А, Квантовая.электроника. 1976.Т.3,,'i'I.С. 166-173.

2.'Дианов £.'•!., Караснк А.Я., Корниенко Л.С., Прохоров A.M., Щербаков И.А.Квантовая злектрокика.1975.Т.2,;,6.СЛ665-1670.

3. Зейгп /</?., /, 2tiat>ot//isA-y KE.J.Odont. tfectron. /967, U OL- -3J ////. Р, <-¡25-¿/21.

4.Губа B.C., Прилежаев Д.С., Раба О.Б., Седов Б.М.Оптика и спектроскопия . 1979. т".47, . С. I2I-I25.

Подписано к печати '"<' ;* 'л^' ,М. Зормат-60/64/

Печать офсетная. Усл. печ. л. о.ЯУ , Ум.-изд.л. о.ъ'Ь ТиракЮОэкз. Заказ . -- . Тип. ГСП. Бесплатно.