6.7. Лазеры на центрах окраски [37]

В настоящее время большое число различных типов центров окраски в кристаллах галогенидов щелочных металлов исполь­зуется для создания эффективных оптически накачиваемых ла­зеров, перестраиваемых в широкой полосе в ближнем ИК-Дйа-пазоне. Лазеры на центрах окраски позволяют получать гене­рацию в диапазоне длин волн 0,8—3,3 мкм и, следовательно, представляют интерес с точки зрения расширения диапазона в область увеличения длин волн, в которой лазеры на растворах органических красителей не ра­ботают,

^{Рис. 6.51. а — нормальная структура}

^{F-, Fa-, F}₂^{- и Fg- центров окраски;}

б — структура релаксированного F\-центра. Электрон (не показан на ри­сунке) находится э двух пустых 'об­ластях решетки.

На рис. 6.51 показана струк­тура некоторых центров окрас­ки, представляющих интерес для нашего рассмотрения. Из приведенных на рисунке цен­тров окраски генерация полу­чена лишь на FA и F%- Обыч­ный F-центр можно рассматри­вать как прототип других раз­новидностей ^-подобных цен­тров; он представляет собой электрон, локализованный в

анионной вакансии кристалла.

Если же один из шести ближайших к вакансии ионов металла посторонний (изображен на рисунке кружком меньшего диа­метра; например, Li+ в галогениде калия), то такой дефект называется /\4-центром. Два соседних F-центра, расположенные

вдоль направления а пред-

ставляет собой однократно ионизованный 5₂-центр. Общая схе­ма энергетических уровней F-центра приведена на рис. 6.52. По­сле того как f-центр будет переведен в возбужденное состояние 3, он быстро (за время порядка пикосекунд) релаксирует в со­стояние 2. На рис. 6.51 показана также структура релаксиро-ваиного состояния /^-центра. Релаксация F, F₂ и /^-центров со­стоит лишь в пространственном расширении вакансии (или уд­воении вакансии). Затем F-центр рекомбинирует (излучательно) в релаксированное основное состояние (состояние 1 на рис. 6.52) и после этого состояния быстро переходит в нерелак-сированное основное состояние g. Поскольку как полоса возбу­ждения (переход £->3), так „ полоса излучения (переход 2-> 1) достаточно широкие (~ 400 А), соответствующие спектры

напоминают спектры лазеров на красителях (см. рис. а

спектр излучения имеет стоксов сдвиг по отношению к спектру поглощения. Таким образом, мы видим, что Лцентры достаточно хорошо соответствуют четырехуровневой схеме лазера. Однако не все F-центры хорошо подходят на роль активной среды, так

как некоторые из них (например,

"³ йыстрж яеясшащия

•2

Генерация

_i

Быстрая релаксация

Релаксиройшмая конфигурация

о бычный F-центр) имеют очень низ­кий квантовый выход люминесценции. Из. лазеров на F4-ueHTpax упомянем лазеры на KG : Li (Х = 2,5—2,9 мкм) и RbCl: Li (%=2,7-3,3 мкм). Среди ла­зеров на/^-центрах отметим лазеры на NaF (Х=0,88—1 мкм), KF (л=1,25-—1,45 мкм) иШ(к —1,04 мкм). Следует заметить, что приготовление

лазерных кристаллов с Fa- и /^-цент­рами окраски требует особой тщатель­ности и большого мастерства. Рис, 6.53 иллюстрирует одну из работающих схем лазера на центрах окраски. Лазер на центрах окраски возбуждается другим лазером (обычно Кг¹-лазером, генерирующим на крас-