аної системи, спільно з радіусами катіонів і кисню по системі Шеннона (rNa=1.18?, rGd=1.05 ?, rW6 +=0.44?, rW5 +=0.46 ?, RO= 1.35?) дозволяють припустити зменшення параметрів осередку у разі проходження в системі процесів описаних више.Кроме того, для цих кристалів не виключена поява широкосмугового оптичного поглинання у видимому і ближньому ІЧ-діапазоні довжин хвиль, не пов'язаного з введенням легуючої домішки, зокрема, за рахунок утворення F-центрів забарвлення, освіти іона вольфраму в складі з'єднань з формальним зарядом.
1.4 Рідкоземельні оптичні центри
Номенклатура рівнів енергії. Штарковская структура спектрів. Активовані матеріали - це кристали і скла, до складу яких спеціально введені рідкоземельні іони: Nd3 +, Er3 +, Ho3 +, Tm3 +, Yb3 + або іони перехідних металів: Cr3 +, Ti3 +, Co2 +. Ці іони в значній мірі зберігають свою індивідуальність (рідкоземельні іони - більшою мірою, іони перехідних металів - у меншій мірі). Кажуть, що в матриці вони утворюють оптичні центри. При цьому вважають, що в центр входить сам іон активатора (катіон) і атоми, складові його перший координаційну сферу (аніони). Акти поглинання і випромінювання світла проісходятв межах кожного центру. Навпаки, при зона-зонних переходах збуджується електронна хвиля, що розповсюджується по кристалу. Таким чином, властивості цих локалізованих оптичних центрів визначають спектрально-люмінесцентні і лазерні параметри активованого матеріалу. Штарковскіе розщеплення. Квантові числа, що характеризують рівні редкоземельного активаторного центру.
При попаданні примесного атома активатора в кристал або в скло він піддається впливу оточення, і відчуває розщеплення. Насамперед, це кулоновское вплив електричних полів зарядів навколишніх іонів, під впливом, якого атомні рівні відчувають розщеплення. В принципі, такого роду розщеплення було досліджено ще на зорі розвитку атомної фізики і отримало назву ефекту Штарка. Ефект Штарка - це ефект розщеплення атомних рівнів в зовнішньому однорідному електричному полі. Щоб енергетичний рівень розщеплювався при впливі на атом, він повинен бути «виродилися» - тобто йому повинно відповідати кілька хвильових функцій. Число таких хвильових функцій називається «кратністю виродження». При розщепленні рівня сума кратностей виродженням утворилися рівнів дорівнює кратності виродження вихідного рівня. Справедливо загальне правило: чим нижче симетрія поля, що діє на іон в матриці, тим менше кратності виродження образовавшихся штарковскіх підрівнів. Величина кратності виродження цих підрівнів приймає цілком певні значення. Для іонів з парним числом електронів можливі кратності виродження 1, 2, 3. Триразовий вироджені рівні можливі тільки в полях кубічної симетрії (тетраедр, октаедр, куб) для іонів з непарним числом електронів можливі кратності виродження 2, 4. чотириразовий вироджені рівні можливі тільки в полях кубічної симетрії. При відсутності магнітного поля рівні іона-активатора з непарним числом електронів, принаймні, дворазово виродилися (теорема Крамерса). Для рідкоземельних іонів надзвичайно важливим є наступна обставина. У переважній кількості випадків величина штарковскіх розщеплень менше енергетичних зазорів між рівнями вільного іона (Малюнок 5).
Малюнок 5 - Схема енергетичних рівнів
Іншими словами, стану різних атомних рівнів не «переплутуються» при впливі оточення. Кожен рівень розщеплюється незалежно від інших. Для кожного штарковского підрівня можна назвати атомний рівень, в результаті розщеплення якого він утворився. Саме це мають на увазі, коли кажуть, що рідкоземельні іони в кристалі або склі в значній мірі зберігають властивості вільних іонів. На цьому засновано застосування в якості характеристики штарковскіх підрівнів атомних квантових чисел, що характеризують атомний рівень, з якого ці підрівні утворилися. Таких квантових чисел трі.- значення повного моменту-значення повного спіна- значення повного орбітального моменту, яке за традицією позначається буквою згідно наступним правилом:
=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, P, D, F, G, H, I,
Набір цих чисел записуються в наступному вигляді - 2S + 1LJ. Наприклад, для основного стану іона неодиму 4I9/2, що означає S=3/2, L=6, J=9/2. З квантових чисел можна так само визначити кількість підрівнів на які даний енергетичний рівень розщепився. Кількість підрівнів дорівнюватиме S + 1/2. Наприклад, для рівня 4I15/2 кількість підрівнів буде дорівнює 8. Неоднорідне і однорідне ушіреніе. Спектри поглинання та люмінесценції кристалів, активованих іонами рідкоземельних елементів, складаються з окремих груп вузьких ліній. Кожна група представляє собою штарковскую структуру, що виникає через розщеплення атомних рівнів основного і збудженого станів, якi характеризуються моментами J і J laquo ;. Таким чином, групі припи...
