ням температури зменшується населеність основного підрівня а і при цьому збільшується населеність підрівня b, що призводить до зміни не тільки поглинання випромінювання, але і до якісної зміни спектра поглинання на різних довжинах хвиль.
Малюнок 11 - Залежність розподілу населеності підрівнів основного стану від температури іона
Спектр люмінесценції в області довжин хвиль більше 1 мкм при нагріванні змінюватися не повинен, оскільки все випромінювальні переходи відбуваються з одного підрівня е.
.2 Вплив нагрівання на спектри поглинання та люмінесценції
Експерименти з вивчення впливу нагрівання на спектри поглинання проводилися з декількома алюмосилікатними световодами, легованими іонами, що відрізняються концентрацією легуючої домішки, діаметром серцевини і формою оболонки. Це дозволило провести дослідження в широкому спектральному діапазоні. Дані, отримані для різних зразків, «зшивалися» на кордонах досліджених спектральних інтервалів.
Спектри поглинання алюмосилікатного світловода, легованого іонами, виміряні при температурах 208? і 1008? З показані на малюнку 11. Добре видно, що зміна поглинання при збільшенні температури відповідає зміні населеності рівнів. Так, поглинання на довжині хвилі 976 нм зменшується при збільшенні температури, оскільки зменшується населеність підрівня а основного стану. Також зменшується поглинання в смузі з центром на 915 нм, що відповідає зменшенню населеності підрівня а основного рівня і збільшенню населеності підрівнів f і g збудженого стану. Водночас поглинання в смузі з центром на 1034 нм збільшується, тому що при збільшенні температури значно збільшується населеність підрівня b основного рівня. Зростає також поглинання в довгохвильовому краї цієї смуги.
На малюнку 11 показані результати розрахунку розподілу Больцмана по подуровням основного стану іона в залежності від температури. Зміна поглинання повністю відповідає отриманим результатам.
Необхідно відзначити, що при зміні температури змінюється не тільки абсолютна величина поглинання на фіксованих довжинах хвиль, але також і ставлення коефіцієнтів поглинання на різних довжинах хвиль, що має велике значення при створенні лазера. Оскільки поглинання в смузі на 915 нм і в смузі на 976 нм відбуваються з одного підрівня, то ставлення їх перетинів сильно не змінюється. Через збільшення температури змінюється співвідношення коефіцієнтів поглинання з підрівня а (смуги 915 і 976 нм) і з підрівня b (1034 нм), що сильно впливає на спектр посиленою спонтанної люмінесценції і, отже, на властивості генерації, так як при зміні температури зростає перепоглощенія випромінювання, що призводить до зміни спектру люмінесценції світловода.
При дослідженнях температурної залежності спектра люмінесценції світловодів, легованих іонами, використовувалися лазерні джерела випромінювання з довжинами хвиль 915 і 976 нм і об'ємні зразки товщиною 1-5 мм, вирізані із заготовок активних світловодів. Використання об'ємних зразків дозволяє уникнути посилення люмінесценції, а також мінімізувати спотворення спектра через перепоглощенія. Типовий спектр люмінесценції об'ємного зразка показаний на малюнку 12. Зменшення інтенсивності люмінесценції при збільшенні температури пояснюється зменшенням поглинання на довжині хвилі накачування. Слабке зсув максимуму люмінесценції може пояснюватися тим, що повністю виключити вплив перепоглощенія не вдається.
...
