сують оптичний перехід у вільному атомі S, L, J? S , L , J raquo ;, з яким вона пов'язана генетично. Якщо порівняти спектри одного і того ж РЗ іона в різних кристалах, то виявиться, що кількість ліній в S, L, J? S , L , J 'групі, характер їх розташування та відносні інтенсивності різні. Ці характеристики пов'язані з особливостями найближчого оточення РЗ іона (будовою РЗ центру). Аналіз штарковской структури спектра дозволяє отримати інформацію про будову оптичного РЗ центру, зокрема, визначити його симетрію. У спектрах стекол в тих же діапазонах частот, де у разі кристалів є групи вузьких ліній, спостерігаються розмиті смуги з більш-менш вираженими максимумами. Вони виглядають так, як якби лінії спектра кристала збільшили ширину, залишаючись на колишньому місці, і частково наклалися один на одного. Типові значення ширини ліній для переходу між парою окремих штарковскіх рівнів у разі кристалів? 10 см - 1, у разі стекол? 100 см - 1.
З чим пов'язано таке розходження спектрів стекол і кристалів? Порівняємо структуру стекол і кристалів. Основною властивістю кристала є впорядкованість його структури, яка характеризується як точкової, так і просторовою симетрією. Тому атоми в кристалі займають абсолютно певні місця (положення). Число різного типу місць для атомів в кристалі невелика. Всі місця одного типу звеликою точністю можна вважати ідентичними. Коли іони активатори займають місце певного типу, то всі вони виявляються в однаковому становищі. Оточення діє на них однаковим чином, штарковскіе розщеплення рівнів і спектральних ліній для них однакові.
Інша ситуація в склі, де в розташуванні атомів приблизно зберігається ближній порядок, а дальній порядок відсутній. Тому, строго кажучи, положення всіх атомів у склі різні, положення деяких приблизно схожі. З хімічної точки зору лазерні стекла являють собою сплави окислів. Число різних окислів в промисловому склі може досягати десятка. Серед цих окислів виділяють головний raquo ;, завдяки наявності якого сплав при охолодженні переходить у склоподібний стан, а не кристалізується. Цей окисел називають склоутворювачами raquo ;, у відсотковому відношенні його кількість складає приблизно половину або більше від усього складу. Інші оксиди називаються модифікаторами raquo ;. Найпоширенішим склоутворювачами, на основі якого отримують майже всі оптичні стекла, є SiO2. Відповідні стекла називаються силікатними raquo ;. У квантовій електроніці використовуються також фосфатні скла, в яких склоутворювачами є P2O5. Згідно з дослідженнями структури стекол за допомогою розсіяння рентгенівських променів і нейтронів тільки навколо атомів склоутворювачами має місце ближній порядок. А саме, переважна кількість атомів кремнію в силікатних стеклах і атомів фосфору в фосфатних стеклах знаходиться в центрі тетраедрів з атомів кисню. Катіони модифікатори, у тому числі рідкоземельні іони, не мають певного координаційного числа. Крім того, навіть у разі фіксованого координаційного числа конфігурації лігандів можуть мінятися в дуже широких межах.
Таким чином, у склі кожен з РЗ іонів перебуває у своєму специфічному поле, яке відмінно від полів, що діють на інші іони. Строго кажучи, всі оптичні центри різні, а значить, у них відрізняються штарковскіе розщеплення рівнів і штарковская структура спектрів. Спектр, спостережуваний в умовах звичайного експерименту, є результат накладення спектрів окремих центрів (рісунок6). Зрозуміло, що таке накладення проявляється у вигляді уширения спектральних ліній.
Уширение спектральних смуг, обумовлене тим, що енергія оптичних переходів різна у різних центрів всередині одного зразка, називається неоднорідним.
Малюнок 6 - Спектр люмінесценції
Ширина спектральних ліній окремих центрів називається однорідною. У справжній лабораторній роботі досліджується люмінесценція дуже важливого класу оптичних матеріалів - кристалів і стекол, активованих іонами неодиму. Такі матеріали є самим масово виробленим лазерним матеріалом. Їх використовують як у величезних установках для термоядерного лазерного синтезу, так і в мініатюрних лазерах, розміри яких не перевищують декількох міліметрів. Таке широке поширення пов'язане з тим, що на іонах неодиму можливо отримати високі потужності випромінювання, різні режими генерації (імпульсний, безперервний), а також низькі порогові рівні генерації за рахунок чотирирівневої схеми. Генерація лазерного випромінювання відбувається на трьох переходах (рисунок. 7). Більшість лазерів працює на переході 4F3/2? 4I11/2с довжиною хвилі 1,06 мкм. Іони неодиму володіють інтенсивними смугами поглинання в широкому спектральному діапазоні, тому для накачування неодімових лазерів і підсилювачів світла широко використовуються імпульсні лампи. Останнім часом набуло поширення використання для накачування лазерних діодів, які випромінюють ...
