книги / Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров

От редактора

9

Предисловие

Л

Часть

первая

ЛАЗЕРНЫЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ И ИХ СТИМУЛИРОВАН­

НОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

13

Глава

1

Развитие физики кристаллических лазеров (историческая справка)

13

Ниедеине

13

1.1.

Лазерные фтор- и кислородсодержащие кристаллические

матрицы

и их актпваториые ионы

16

1.1.1. Законы разупорядочешш кристаллического поля на Ьп3+-актнватор-

ных нонах в лазерных кристаллах

26

1.1.2. Прочие лазерные кристаллы

29

рованных диэлектрических кристаллов

31

1.2.1. Лазерные 4/ — 4/ и 5d — 4/ каналы1л13+-активаторов

37

1.2.2. Лазерные каналы Ьи2+-активаторов и ионаU3+

44

1.2.3. Лазерные

каналы ионов Сг3+ и Ti3+

45

1.2.4. Лазерные

каналы ТМ2+-активаторов

48

Ьпа+-активаторов

50

1.3.1. Лазерные каналы Ьп3+-активаторов вкубических кристаллах-гранатах

50

1.3.2. Лазерные каналы Ьп3+-активаторов в ромбических кристаллах типа

55

R АЮ3 (R = Y, Ln)

.

1.3.3. Лазерные 4/ — 4/ каналы Ьи3+-ионов в одноцентровых анизотропных

55

двойных фторидах

LiRF4 и BaR2F8 (R =

Y, Ln)

.

1.3.4. Лазерные каналы Ln3+-активаторов в моноклинных двойных калпи-

55

редкоземельных вольфраматах

г

1.3.5. Лазерные 4/ — 4/

каналы Ьп3+-активаторон. в трпгональных 'фтори­

57

дах со структурой

тнеонпта

Литература

59

Часть

вторая

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ И ИНТЕНСИВНОСТЬ ПЕРЕХОДОВ АКТИ­

ВАТОРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЛАЗЕРНЫХКРИСТАЛЛОВ

65

Глава

2

Штарковская структура уровнен

65

Введение

65

2.1.

Основные концепции современной теориикристаллического доля

66

лах (экспериментальные данные)

70

Литература

130

Глава

3

Интенсивность излучательных переходов

Ьп3+-активаторов в лазерных крис­

137

таллах

Введение

137

3.1.

Электродппольные переходы

138

3.1.1. Пел* р;Е8ш я переходов

139

3.2.

Параметры интенсивности

Й*

.

140

3.2.1. Приведенные матричные

элементы

тензорных операторов

(таб­

141

личные данные)

3.2.2. Вычисление параметров Йг

141

3.3.

Магпптодипольные переходы Ьп3+-поиов

157

актпваторами

160

3.4.1. Параметр спектроскопического качества для кристаллов с нонами Nd3+

НЮ

3.4.2. Параметры спектроскопического качества для кристаллов с нонами Ег3+

102

3.4.3. Параметр спектроскопического качества для кристаллов с нонами Р т 3+

1(52

Литература

1G5

Глава 4

Многофононные 4 / — 4 / релаксационные каналы Ьп3+-активаторов в ла­

зерных кристаллах

1G7

Введение

КЗ7

тельной релаксации Ьп3+-ионов в кристаллах

1(59

4.1.1. Ковалентно-нелинейный мехаппзм [75, 77, 97]

174

4.1.2. Сравнение теории с экспериментом

180

4.2.

Закон энергетической щели — зависимость W JJf от ДE JJf

180

Литература

182

Часть

третья

МНОГОУРОВНЕВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

ГЕНЕРАЦИИ СТИМУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АКТИВИРОВАН­

НЫХ КРИСТАЛЛАХ

185

Глава

5

Каскадные функциональные

схемы кристаллических лазеров

185

Введение

185

5.1.

Каскадные лазерные схемы Ьп3+-актпваторов

186

5.1.1.

Каскадная генерация ионов Рг3+ и Nd3+

187

5.1.2.

Каскадная

генерация

ионов

Но3+

188

5.1.3.

Каскадная

генерация

ионов

Ег3+ и Т т 3+

190

нарное приближение)

.

191

5.3.

Кросскаскадные лазерные схемы Ьп3+-активаторов

195

Литература

198

Глава

6

Сенсибилизационные, дезактивационные и

фид-фловинговые функциональ­

199

ные схемы кристаллических лазеров

Введение

199

6.1.

Сенсибилизационные лазерные схемы

203

6.2.

Дезактивационные лазерные схемы

203

6.3.

Фид-фловинговая лазерная схема

206

Литература

208

Глава

7

Ступенчатые схемы накачки генерирующих переходов Ьп8+-активаторов

211

Введение

.

21J

лах при высоком уровне возбуждения

212

3.3.

Magnetic-dipole transitions of Ln3+ ions

.

..................................

157

3.4.

Spectrosopic-quality

parameters of laser crystals ■with.

Ln3+activators

160

3.4.1. Spectroscopic-quality

parameter

for crystals

doped

with

Nd3+

ions

160

3.4.2. Spectroscopic-quality

parameters

for crystals doped

with

Er3+

ions

162

3.4.3. Spectroscopic-quality

parameter

for crystals

doped

with Pm3+

ions

162

References

165

Chapter 4

Multiphonon 4/ — 4 / relaxation channels of Ln3+ activators

in laser crystals

167

Introduction

. . .

.

167

tive relaxation

of Ln34* ions in crystals

169

4.1.1. Covalent-nonlinear mechanism [75, 77, 97]

174

4.1.2. Comparision

between

theory and experiment

.

180

4.2.

Energy-gap

law — dependence between W JJf and

k E JJf

180

References

182

Third

part

MULTILEVEL OPERATING SCHEMES FOR EXCITATION OF THE STIMULA­

TED EMISSION OF ACTIVATED CRYSTALS

185

Chapter 5

Cascade operating schemes of crystalline lasers

185

Introduction

185

5.1.

Cascade

laser

schemes of Ln3+ activators

186

5.1.1. Cascade laser action of Pr3+ and Nd3+ ions

187

5.1.2. Cascade

laser

action

of

Ho3+ ions

188

5.1.3. Cascade

laser

action

of

Er3+ and Tm3+ ions

190

approximation}

.

191

5.3.

Cross-cascade

laser

schemes of Ln3+

activators

195

References

198

Chapter 6

Sensitization, deactivation, and feed-flowing operating schemes of crystalline

199

lasers

.

Introduction

199

6.1.

Sensitization

laser

schemes

203

6.2.

Deactivation

laser

schemes

203

6.3.

Feed-flowing

laser

scheme

206

References

0

Chapter 7

Stepwise pumping schemes of laser transition

211

Introduction

.

.

211

level energy excitation

.

.

. .

. .

212

7.1.1. Stepwise

up-conversion

laser

schemes

of

crystals

doped

with

212

(Ho3+ +

Yb3+)-system

of

activators

7.1.2. Stepwise

up-conversion

laser

schemes

of

crystals

eloped

with

215

(Er3+ +

Yb34')-system

of

activators

.

7.1.3. Stepwise

up-conversion

laser

schemes

of

crystals

doped

with

224

(Tm8+ +

Yba+)-system of activators

.

7.2. Up-conversion operating

laser

schemesof Er3+

ions in crystals

. . . .

127

quanta in YA103 and LiYF4 crystals

228

References

229