 
        
        книги / Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров
..pdfКристалл
Lu2Si05
Lu3Sc2Al30i2
Lu3Ga50 i2
РЬ5СезОн
РЬМоО*
BiiSiaOu
BivGeaOi2
| Пространст | венная группа | Количество каналов СИ | 
| C Zh | 2 | |
| 
 | ||
| O f | 3 | |
| O | f | 3 | 
| 
 | 
 | 1 | 
| c l | 
 | 1 | 
| T \ | 
 | 2 | 
| к | 
 | 5 | 
| 
 | Активаторный ион | |
| ргз+ NdJ+- | Eua+ Ноа+ | Ег*+ Т т а+ у ь»-*- | 
| + | 
 | 
 | 
| + | 
 | + | 
| + | 
 | + | 
| + | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
| + | + | + | 
* В системе Y^Nrlj _ xP5Ou образуется несколько соединений с различной структурой [831.
| ** Также известны | кристаллы NdAb(B03)4 с цент росимметричной структурой — их пространствен | 
| ная группа С2/с | [242]. | 
Таблица 1.4. Оксидные лазерные кристаллы с упорядоченной структурой с ионами группы железа в качестве активаторов [2, 10, 80]
Кристалл
ВеАЦ04
ВеА1сОю
Ве3А1г (ЭЮз) 0
BeScA104
MgO
Mg2Si04
AI2O3
A12(W04) 3
ScB03
ZnW04
CaMg2Y2Ge30i2
Ca3Ga2Ge30i2
YAlOa
Y3A150 |2
Y3Sc2Ga30 i2
YaGasOia
(La, Ьи)г(Ьи, Ga)2Ga30 i2
| Простран | Количество | 
| ственная | каналов | 
| группа | СИ | 
| Dl | 3 | |
| 
 | ||
| 
 | 
 | 1 | 
| D \ K | 1 | |
| 
 | ||
| Dl | 1 | |
| 0 | \ | 1 | 
| D ? h | 1 | |
| 
 | ||
| 
 | 
 | 3 | 
| Dl i | 1 | |
| D l a | 1 | |
| 
 | ||
| 
 | 
 | 1 | 
| O | f | 1 | 
| O | f | 1 | 
| 
 | 
 | 1 | 
| 0 } ? | 1 | |
| O | f | 1 | 
| O | f | 1 | 
| o | f | 1 | 
Ni2+
+
+
Активаторный нон
| ТР+ | СгН- | d -c * | 
++
+(?)
++
+
+
+
+ (?)
+
+
4-
Кристалл
GdaSczAbOij
GdaScjGajOi2
Gd3Ga50 i2
* d-c — дефект-центр.
| Простран | Количество | 
 | Активаторный ион | 
 | |
| ственная | каналов | 
 | 
 | 
 | 
 | 
| группа | СИ | Ni*+ | Ti3+ | Сг»+ | d-c * | 
| oS9 | 1 | + | 
| о ? | 1 | + | 
| О? | 1 | + | 
Таблица 1.5. Фторидные лазерные кристаллы с разупорядочепной структурой с 1 л1 3+-активаторами [2, 10, 80]
Кристалл
5NaF-9YF3
CaF2—ScF3
CaF2-SrF2
CaF2-YF3
Ca2Y 5F 19
CaF2-LaF3
CaF2-Ce02
CaF2-CeF3
CaF2-NdFj
CaF2-GdF3
CaFz-HoF3
CaF2-ErFj
CaF2-LuF3
SrF2-ScF3
SrF2—YF3
Sr2Y3Fi*
SrF2-LaF3
SrF2-CeF3
SrFz—NdF*
SrF2-GdF,
SrF2-ErF3
SrF2-LuFj
YFe-SrF2
Пространственная группа
o l
0 \
OJ
DU O l 0 \ O l 0 \ O l O l O l Ol o l Ol DU O l Ol o l O l Ol O l
Количе
ство
каналов
СИ
2
2
1
5
2
2
2
1
2
2
1
5
2
2
2
3
2
2
2
2
3
2
1
Активаторный ион
Nd3+ Но3* Ег»+ Tm3+
+
+
+ + +
+
+
+
+
+
+
+
| + | + | + | 
+
+
++
++
+
++
+
+
| 
 | Простран | Количе | Активаторный ион | |
| Кристалл | ство | 
 | 
 | |
| ственная | каналов | Nd»+ Но’+ | Er»+ Tm*+ | |
| 
 | группа | СИ | ||
CdFa—ScF3
CdF2- Y F 3
CdF2—CeF3
CdF2—LaF3
CdF2-N d F 3
CdF2—GdF3
CdF2-L u F 3
BaF2-Y F j
B21F2—LaF3
BaFa-C eF 3
BaF2-N d F 3
B aFj-G dF 3
BaF2-E rF 3
BaF2-L u F 3
LaF3-S r F 2
GdF3—CaF2 a-NaCaYFj a-I^TaCaCeFe a-NaCaErFe
CaF2-Y F 3-N d F 3
CaF2-H o F 3-E rF 3
CaF2—ErF3—TmF3
SrFz—GGF3—GdF3
CdF2—YF3—LaF3
CaF2—ErF3-T m F 3—YbF3
CaF2-S r F 2-B a F 2-Y F 3-L a F 3
| Ol | 2 | 
| ° l | 2 | 
| 0 \ | 2 | 
| Ol | 2 | 
| ° l | 1 | 
| Ol | 2 | 
| 0 \ | 2 | 
| Ol | 2 | 
| Ol | 3 | 
| 0\ | 1 | 
| 0 \ | 2 | 
| Ol | 1 | 
| Ol | 1 | 
| Ol | 3 | 
| 
 | 2 | 
| D U | 1 | 
| 
 | |
| Ol | 2 | 
| o l | 2 | 
| Ol | 2 | 
| Ol | 1 | 
| O l | 2 | 
| O l | 2 | 
| Ol | 1 | 
| Ol | 1 | 
| O l | 1 | 
| Ol | 1 | 
+
+
+
-f
+
+
+
4-
+
+
+
+
+
++
++
+
+
| + | 
 | + | 
| + | 
 | 
 | 
| + | + | 
 | 
| 
 | + | + | 
| 
 | 
 | |
| + | 
 | + | 
| 
 | 
 | |
| + | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
Таблица 1.6. Оксидные лазерные кристаллы с разупорядоченной структурой с Ьн3+-актнваторами [2, 10, 80]
| 
 | Простран | Активаторный ион | |
| Кристалл | Количество | 
 | |
| ственная | каналов СП | ТшН | |
| 
 | группа | Nd*+ НоЧ ЕгН | |
LiLa (Mo04)2
| C U | 2 | + | 
| 
 | 
 | 
| LiGd(MoOi)a | c i h | 2 | + | 
| Кристалл | Простран | Количество | 
| ственная | каналов СИ | |
| 
 | группа | 
 | 
| NaY (Мо04) г | cl | i | 
| NaGd(Mo04) 2 | cl | 2 | 
| 
 | ||
| NaLa(Mo04) 2 | cl | 3 | 
| NaLa(W04) 2 | Cl | 2 | 
| Na3Nd(P04)z | D ? h | 1 | 
| Na5Nd(W 04)t | Cl | 1 | 
| NaGd(W04) 2 | cl | 1 | 
| NaBi(Mo04) 2 | Cl | 1 | 
| NaBi(W 04)2 | cl | 1 | 
| KLa(Mo04) 2 | Cl | 6 | 
| KsNd(P04)2 | Cl | 1 | 
| KsNd (MoOt) 4 | DU | 1 | 
| KsBi(Mo04)4 | Dl | 1 | 
| Ca2MgSi207 * | DU | 1 | 
| Ca2Ga2Si07 | Dl | 2 | 
| Ca3Ga2Ge40 i4 | Dl | 2 | 
| Саз (Nb, Ga) 2Ga30i2 | 01° | 2 | 
| CaY (Si04) зО | cl | 2 | 
| Ca0i25Ba0,75 (NbOa) 2 | Dft | 1 | 
| CaLa4 (Si04) зО | Cl | 2 | 
| Са4Ьа(Р04)зО | Cl | 1 | 
| CaGdi (Si04) 3O | cl | 1 | 
| Sr3Ga2Ge40 i4 | D\ | 2 | 
| SrY4(Si04) s0 | cl | 1 | 
| SrLa4 (Si04) 3O | Cl | 1 | 
| YSc03 | T 7k | 1 | 
| Zr0 2—Y2Oa | 0\ | 2 | 
| Zr02-E r203 | O k | 3 | 
| Ba2NaNb50 i5 | СЦ | 1 | 
| Ba2MgGe207 * | DU | 1 | 
| Ba2ZuGe207 * | DU | 1 | 
| BaLaGas07 * | DU | 1 | 
| LaMgAliiOi® | Dl | 2 | 
| 7La20 3-9Si02 | cl | 1 | 
| La3Ga5SiOu | *>\ | 2 | 
| 
 | Активаторный ион | ||
| Nds+ | Но8+ | Ег*+ | Тт*+ | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | + | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | + | + | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | + | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | + | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| 
 | + | + | + | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
| + | 
 | 
 | 
 | 
+
+
+
+
—
| 
 | Простран | Активаторный ион | 
| Кристалл | Количество | |
| ственная | каналов СИ | |
| 
 | группа | NdHНо3* ЕгН Т т1* | 
| La3Ga5GeOi4 | D l | 2 | + | 
| 
 | 
 | 
 | |
| La3Ga5|5Nbof50i4 | * 5 | 2 | + | 
| 
 | 
 | 
 | |
| La3Ga5.5Tao.5O14 | D l | 2 | + | 
| 
 | 
 | 
 | |
| LaSr2G an 02o | C \ h | 2 | + | 
| Nd3Ga5SiOi4 | D l | 2 | + | 
| 
 | 
 | 
 | |
| LuScOa | T \ | 1 | + | 
| H f02« Y 20 3 | 0 1 | 2 | + | 
| B 14(Si, Ge) 3O12 * | 7*6 | 1 | + | 
| 1 d | |||
| P"-Nai+acMgjcAlu_iOi7 | D h | 1 | + | 
| 
 | 
 | 
 | 
* Изучен предварительно.
Таблица 1.7. Оксидные лазерные кристаллы с разупорядоченной структурой с Сг3+-активаторами [76-78]
| 
 | Про | « | 0 | Актива- | 
 | 
| 
 | торный | 
 | |||
| Кристалл | стран | г | § | ион | Кристалл | 
| ственная | й 2 5 | ||||
| 
 | группа | l e g s | Сг*+ | 
 | |
| 
 | 
 | й О SO | 
 | ||
| Ca3Ga2Ge40u | D\ | 
 | 1 | + | La3Ga5GeOi4 | 
| Sr3Ga2Ge40i4 | D\ | 
 | 1 | + | La3Ga5.5Nbo.5014 | 
| La3Ga5SiOu | D l | 
 | 1 | + | LaaGas^Tao.sOu | 
Про
стран
ственная
группа
to со to
D l
D\
| g | 
 | § | Актива- | 
| 
 | торный | ||
| l o | g | ион | |
| 
 | |||
| I | s | i g | Сг3* | 
| ►4 | 0 SC | ||
| 
 | 
 | 1 | + | 
| 
 | 
 | 1 | + | 
| 
 | 
 | 1 | + | 
Таблица 1.8. Заполнение кристаллографических позиций в лазерных матрицах-основах с разупорядоченпем кристаллического поля на 1л13+-активаторных ионах [75, 95, 96]
Кристаллографическая позиция с гетеровалентвыми катионами
| Кристалл | Сингония | 
 | 
 | Коорди | 
 | 
| 
 | 
 | Позиция | Симметрия | национ | Заполнение | 
| 
 | 
 | ное | |||
| 
 | 
 | 
 | 
 | число | 
 | 
| Са3 (Nb, Ga)2Ga30 i2 | Кубич. | 16а | Си | 6 | Ga3+: Nb*+ = 1 : 6 | 
| LaSr2Gan02o | Монокл. | 4с | С. | 7 | Sr*+: La3+ - 1 : 6 | 
| La3Ga5Si0 i4 | Тригон. | 2 d | с , | 4 | Ga3+ : Si4+ = 1:1 | 
| LaaGasGeOu | Тригон. | 2 d | с> | 4 | Gas+ : Ge*+ = 1:1 | 
| NdaGasSiOu | Тригон. | 2 d | с , | 4 | Ga3+: Si*+ = 1 : 1 | 
| Ca3Ga2Ge40i4 | Тригон. | 1а | Ds | 6 | Ga5+: Ge‘+ = 1 : 4 | 
| 
 | 
 | з/ | с г | 4 | Ga3+: Ge4+ = 3 : 2 | 
| SraGa2Ge40i4 | Тригон. | 1а | D3 | 6 | GaJ+: Ge*+ ^ 2 : 3 | 
 
Рис. 1.2. Спектры люминесценции ионов Nd3+ (канал - » *1ц/г) в упорядоченном соедн-
пении CsLa(W04)2 и в кристаллах Sr1_xCe;tF2+a: и Ga2Ga2Si07 с разулорядоченпой структурой
о — зоо к, б — 77 к
Стрелками указаны линии, на волнах которых возбуж* дена генерация СИ]
элементарных активаторных центров, от личающихся по структуре, но имеющих близкое штарковское расщепление энер гетических состояний. Строение элемен тарных центров н их многообразие бу дут определяться отмеченными выше статистическими свойствами атомного строения данного кристалла, т. е. сте пенью допустимой разупорядоченности его структуры, которая в некоторых случаях будет зависеть и от концентра ции Ln3''-активатора. Характерными осо бенностями Ьп3+-квазицептров в крис таллах с разупорядоченной структурой являются их неоднородно уширенные по лосы в их спектрах поглощения и лю минесценции (рис. 1.2), и обычно более широкие линии генерации СИ при крио генных температурах, чем при комнатной. В кристаллах с упорядоченной струк
турой картина обратная — все межштарковские абсорбционно-люминесцентные переходы Ьп3+-ионов имеют однородно уширенные линии 12, а следовательно, и более узкие линии СИ при низких температурах. Отмеченные здесь особенности
| лазерных кристаллов с упорядоченной и разупорядоченной структурой | убе | ||||
| дительно иллюстрируют показанные на рис. 1.3—1.5 спектры генерации | СИ | ||||
| ионов Nda+во | фтор- и кислородсодержащих | кристаллах. | строения разу- | ||
| Анализ и | систематизация результатов изучения атомного | ||||
| порядоченных лазерных кристаллов и данных | исследования | спектроскопичес | |||
| ких свойств и СИ показывают (2, 10, 80,87], | что | природа | разупорядочения | ||
| кристаллического поля на их Ьп3+-активаторах | связана с двумя фундамен | ||||
| тальными закономерностями. Первая из них — структурно-динамическая | раз- | ||||
упорядоченность — наиболее ярко проявляется в бинарных системах с гетеровалентным изоморфизмом,например, в многочисленных нестехиометрических фа
| зах Mei-xRsFj+x и Rj-xMe^.*, где Me = | Са, Sr, Ва, Cd, РЬ и R = Y, Sc, Ln | 
| [2, 10, 75]. Названа она динамической | потому, что степень разупорядочения | 
структуры будет зависеть отвеличины х. Так, в кристаллах Me1_xRxF2+K при увеличении х, т. е. концентрации трифторида, имеет место не простое внедрение зарядокомпенсирующих анионов F- в соседнее межузлие с R 3+-HOHOM, а замена
одного (или нескольких) аниона исходной структуры на два (или более) аниона F- на каждый R3+-KaTHOH, причем F" располагаются не в центрах пустых кубов структуры флюорита, а статистически смещены но направлению к ним на не которое расстояние. Если говорить о статистически вероятном полиэдре в этих кристаллах, то при х, близких к предельным, им будет девятивершинник в виде искаженного куба [92]. С большой вероятностью можно также сказать, что
1 При криогенных температурах может наблюдаться неоднородное ушпренпе линий Из-за
дефектов реэлтой структуры кристаллов.
 
 
 
