Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка):
1. Комплексы, образующиеся с участием только анионных вакансий, так называемые «молекулярные центры».
К этой группе следует отнести:
F2+-nemp, являющийся ассоциацией двух анионных вакансий, захвативших один электрон;
М-центр (F2), представляющий собой ассоциацию двух F-центров;
R-центры (F3), ассоциация трех F-центров, расположение которых относительно друг друга в кристаллической структуре может быть различно, что и определяет возможность существования нескольких полос поглощения, соответствующих R-центрам.
р2-центры имеют тетраэдрическую симметрию с выделенной осью вдоль направления [110]. При образовании F2- и F2-центров вырождение 2/7-состояния F-центров, образовавших комплекс, частично снимается и появляются два различных 2/>-сосгояния: одно - 2р„ с моментом перехода 2s -> 2р„, нормальным к выделенной оси центра,
107
М, етн.ед
Рис. 4.9. Спектры поглощения КС1: Na, содержащих: / - только F-центры, 2 - в основном FA-центры, 3 Fb -центры
Рис. 4.10. Четыре возможные конфигурации Рз-центра в ЩГК (показаны цифрами) [37]: Рг-центр ориентирован вдоль [1 10]. Вверху показан [F2 - 02~]-центр, который может иметь такие же конфигурации, как н 1)-центр
другое - 2ря с моментом перехода, параллельным оси центра. Состояние 2ра Рг-ценгра совпадает с 2р F-ценгра, совпадают и соответствующие пики поглощения этих центров. Состояние 2рл, низкоэнергетическое по сравнению с 2ра, дает новый пик поглощения, сдвинутый относительно F-пика в сторону длинных волн (рис. 4.9).
Три анионных вакансии, располагаясь в ближайших друг к другу анионных узлах решетки NaCl (рис. 4.10), могут образовывать несколько различных конфигураций, что и определяет появление нескольких пиков поглощения, вызванных присутствием Рз-центров. F2- и Рз-центры образуются при аддитивном окрашивании с последующим облучением рентгеном или УФ-све-том, при облучении электронами или нейтронами. Ионизация F-центров при комнатной температуре приводит к образованию заряженных, подвижных вакансий, которые ассоциируют с образованием F2-, а затем Рз-центров. Энергия этого процесса составляет несколько десятых
108
электронвольт (для КС1 0,6 эВ) [29, 30]. Наиболее перспективными для создания лазеров этой группы, по-видимому, следует считать FJ-центры благодаря ряду их положительных свойств. К таким свойствам следует отнести: большое сечение захвата, высокую эффективность конверсии энергии накачки в энергию лазерного излучения, широкую полосу эмиссии, обеспечивающую широкую область перестройки (0,85...2 мкм) [25, 31].
Стабилизация F-гцентров очень важна, так как на их основе могут быть созданы мощные ИК-лазеры, работающие в области прозрачности кремниевого волокна (от 0,8 мкм до 1,8 мкм) [27, 32, 33]. Однако стабильность этих центров недостаточна для того, чтобы обеспечить их работоспособность при комнатной температуре: лазер на F?-центрах в кристаллах КС1 работал без изменения энергии выхода при 4 К до 4 ч, а при 70 К только 30 мин [34]. Относительно низкая стабильность F^-центров объясняется легкостью миграции их путем поворотов, которые инициируются ионизацией центров при оптической засветке. Этот механизм миграции характеризуется очень низкой энергией активации, что облегчает переход от F2- к F3-центрам в результате миграции F2 и захвата ими F-центров [34].
2. Комплексы, образующиеся с участием анионных вакансий и ионов щелочных металлов. К этой группе следует отнести:
Fa - центр (F-центр, связанный с ионом Ме+) [35];
Fb - центр (F-центр, связанный с двумя ионами Ме+) [36].
Взаимное расположение пиков поглощения F-, Fa- и FB-центров похоже на расположение пиков F-, F2(ct) и F2(7i) (рис. 4.9).
Простейший из них FA-центр, имеет тетраэдрическую симметрию 4mm (Сфу) с выделенной осью вдоль линии, проходящей через центры вакансии и примеси. В зависимости от взаимного расположения F-центра и примеси Fa-центры могут иметь различную структуру [38].
Fa(I) - ось центра располагается вдоль [100]. Ион примеси типа Li+ или Na+ обладает очень малым сродством к электрону, поэтому расщепление 2/?-состояния очень мало и практически исчезает для ре-лаксированного состояния. Эмиссия от этих центров очень похожа на эмиссию от F-центров.
Fa(II) образуется примесными ионами с маленьким радиусом. Для ЩГК такими ионами являются ионы Li+. Маленький катион и соседняя анионная вакансия образуют центр [35, 38], в котором примесь смещается в седловую точку между узлами (рис. 4.11). Центр характеризуется нпзколежащим 2/?,-состоянием с моментом перехода вдоль оси <110> и является перспективным для создания лазерных сред [26, 39, 40]. Положительными качествами центров являются: термическая стабильность до комнатной температуры и отсутствие оптической деградации при больших оптических мощностях.
109
Ў
Рис. 4.11. Структуры [F-Lil-центров в кристаллах КС1 [35|: а - основное состояние; б - релак-сированное после возбуждения состояние с анионом в седловой точке
К, СМ'
Рис. 4.12. Зависимость поглощения К света Рд(Т1)-центрами в кристаллах КС1 от времени выдержки при различных температурах [38|
