Лазеры на кристаллах LiF с центрами окраски и лазерная спектроскопия ионов Nd3+ в кристаллах CaF2 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Федоров, Владимир Вадимович

• Федоров, Владимир Вадимович
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Федоров, Владимир Вадимович

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Использование кристаллов с центрами окраски при создании лазерных источников излучения для спектроскопических исследований

1.1 Обзор литературы

а) Центры окраски в щелочно-галлоидных кристаллах

б) Некоторые общие свойства центров окраски

в) Использование ЫР:Б2" кристаллов в качестве пассивных модуляторов добротности и активных сред для твердотельных перестраиваемых лазеров

1.2 Стабилизация энергии излучения УАС:Ш3 лазера с пассивным

затвором на основе кристаллов 1лЕ:Р2~

1.3 Эффективные лазеры на основе кристаллов ЬШ^г"

1.4 Лазеры на основе кристаллов ШчБг" с перестраиваемым коллинеарным акустооптическим фильтром

1.5 Перестраиваемые пикосекундные лазеры на основе кристаллов ЫБ^г"

1.6 Многочастотная и широкополосная лазерная генерация на основе кристаллов с ЦО

Выводы к первой главе

ГЛАВА 2 Исследование агрегатных оптических центров иона неодима во фторидных кристаллах с помощью когерентных методов лазерной спектроскопии.

2.1 Введение

2.2 Неоднородное расщепление и уширение линий поглощения иона Ыс13+ в кристаллах СаБ2

2.3 Селективное насыщение линий поглощения М и N центров в кристалле СаР2:Ш3+

2.4 Оптическая эхо-спектроскопия и фазовая релаксация ионов Ш3+ в кристаллах СаБг

Выводы ко второй главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазеры на кристаллах LiF с центрами окраски и лазерная спектроскопия ионов Nd3+ в кристаллах CaF2»

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы большое количество работ посвящено исследованию фундаментальных свойств парных оптических центров редко-земельных (РЗ) элементов, таких как: тонкое расщепление линий, быстрый перенос энергии, антистоксовая люминесценция, кооперативная люминесценция. В ряду РЗ элементов неодим занимает особое место, поскольку является наиболее широко используемым активаторным ионом для лазерных кристаллов. В кристаллах полосы поглощения ионов неодима,

соответствующие различным оптическим центрам, значительно разнесены друг относительно друга по шкале частот. Кроме того, в этих кристаллах происходит сильная кластеризация ионов неодима. Это приводит к тому, что уже при концентрации неодима 0.3 весовых % основная часть примеси неодима сосредоточена в парных (М центр) и четверных (И центр) кластерах. Все это делает кристаллы СаР2:Ш3+ удобным объектом для исследования коллективных взаимодействий ионов неодима.

Одним из эффективных способов исследования свойств примесей является лазерная спектроскопия, включающая в себя такие методы как: селективное лазерное возбуждение люминесценции, спектральное выжигание провалов, фотонное эхо, измерение кинетики насыщенного поглощения и затухания люминесценции. Развитие селективной лазерной спектроскопии в большой степени связано с развитием перестраиваемых лазеров на красителях. Прогресс, достигнутый в последние 20 лет в исследованиях и применении перестраиваемых лазеров на центрах окраски (ЛЦО), позволяет рассчитывать на все более широкое их использование в различных разделах лазерной спектроскопии. Лазеры на центрах окраски имеют ряд преимуществ по сравнению с лазерами на красителях: это новые области спектра генерации (в первую очередь ИК область спектра от 0.9 до 4 мкм), широкая область непрерывно

перестраиваемых длин волн; хорошие теплофизические параметры кристаллов (высокая теплопроводность, слабая зависимость показателя преломления от температуры).

В настоящее время существует большое количество работ и обзоров, посвященных использованию ЦО в квантовой электронике. Однако, несмотря на это, некоторые существенные особенности генерации кристаллов ГлБ с ЦО (1лР:Р2~) остались вне рамок исследований. К этим особенностям относится, например, сочетание значительных ширин линий поглощения и люминесценции ЦО и их перекрытие вследствие небольшого стоксова сдвига этих полос. В результате основные параметры генерации Ш^Бг" лазеров, такие как диапазон перестройки, эффективность при накачке в область перекрытия полос поглощения и накачки, сильно зависят от оптимизации параметров лазера накачки и активной среды с центрами окраски.

Задачами, поставленными к диссертационной работе были:

1) оптимизация генерационных характеристик перестраиваемых лазеров, использующих кристаллы ЦЙ^Бг", с целью повышения эффективности генерации и преобразование перестраиваемого лазерного ИК излучения в видимый и УФ диапазоны спектра;

2) исследование тонкой структуры линий поглощения М и N центров ионов неодима в кристалле СаР2 методами лазерной спектроскопии с временным разрешением и селективного насыщения поглощения;

3) исследование процесса оптической фазовой релаксации ионов Ш3+ в кристаллах СаБ2 методом Аккумулированного Фотонного Эха (АФЭ).

На защвту выносятся следующие положения:

1. Экспериментально обнаружена и теоретически, на основе точечной модели, объяснена сильная зависимость эффективности генерации и диапазона перестройки ЬФ^г" лазера от длины волны лазера накачки, попадающей в область перекрытия полос поглощения и усиления. В результате достигнуто увеличение эффективности генерации 1лБ:Р2" лазера с 22% до 39% и расширение диапазона перестройки на 450А (с 1.09-1.27 мкм до 1.065-1.29 мкм) при замене УАС:Ш3+ (ки=1.064 мкм) лазера накачки на УЪР:Ш3+ (Ян^1.047 мкм) лазер.

2. В результате оптимизации получено преобразование перестраиваемого ИК излучения 1лР:Р2" лазера во вторую, третью и четвертую гармоники, в видимом и УФ диапазонах 535-625 нм, 362-412 нм, 272-310 нм с эффективностью преобразования в максимуме перестроечной кривой 30%, 17% и 18% соответственно.

3- В режиме наносекундной накачки излучением УА&Кё3* лазера с частотой повторения импульсов 1-5 КГц реализована акустооптическая синхронизация мод и пикосекундная генерация ЬШ:Р2" лазера с длительностью импульсов 400 пс, эффективностью 15%.

Ч. В режиме пикосекундной (6-8 пс) синхронной накачки получена высокоэффективная перестраиваемая генерация пикосекундного 1лР:Р2" лазера с длительностью импульсов генерации менее 2 пс, эффективностью генерации до 35% и пиковой мощностью свыше 100 МВт.

5". Реализовано рекордное значение ширины спектра излучения генерации 1лР:Р2" и ЬШ;р2+ лазеров. Спектры наносекундного импульса широкополосной и многочастотной генерации имели ширину до 1300 А (1100-1230 нм) для генерации Ш^г" лазера и до 1200 А (900-1020 нм) для генерации ЬШ:Р2+ лазера с

эффективностью преобразования 16% и 20% соответственно. Согласование спектрально-угловой зависимости широкополосного излучения и угловой зависимости фазового синхронизма позволило получить удвоение частоты ИК излучения с рекордной шириной спектра до 1300 А на одном нелинейном кристалле. В результате реализованы спектры генерации второй гармоники наносекундного импульса в широком видимом диапазоне спектра 550-615 нм для 1лР:Р2" лазеров и 450- 510 нм для ЬШ:Рг+ лазеров с интегральной эффективностью преобразования до 12%.

6. Методами абсорбционной и оптической эхо спектроскопии обнаружено тонкое динамическое расщепление штарковских уровней мультиплета достигающее 2.4 см"1 в парных и 3.3 см"1 в квартетных центрах ионов неодима в кристаллах СаБ2, обусловленное сильным когерентным взаимодействием ионов Ш3+ внутри кластеров. Построена энергетическая диаграмма уровней для когерентно связанных пар Ш-Ш, соответствующая одиночному и двукратному возбуждению агрегатного центра.

7- С помощью кинетических исследований пикосекундного аккумулированного фотонного эха при селективном лазерном возбуждении измерены скорости фазовой релаксации, однородные ширины линий и их температурные зависимости для перехода %/2 -^Ож^па ионов Ш3+ в парных и квартетных центрах. Показано, что механизм оптической дефазировки в кристалле СаБ2:Ш3+ хорошо описывается прямыми релаксационными однофононными переходами между штарковскими компонентами в основном и возбужденном состояниях. Определены скоростные параметры однофононных меж-штарковских релаксационных переходов в основном и возбужденном мультиплетах.

Научная новизна работы

а) Впервые продемонстрирована возможность получения генерации лазеров на ЦО 1лБ:р2" с электронной перестройкой длины волны генерации на базе акустооптического селектора.

б) Впервые в квазинепрерывном режиме генерации 1лБ:Р2" лазера с высокой частотой повторения импульсов (1-5 кГц) реализована пикосекундная генерация при помощи активной акустооптической синхронизации мод.

в) продемонстрирована возможность получения эффективной многочастотной и широкополосной генерации 1лР:Р2" и 1лР.Р2+ лазеров с ширинами спектров генерации, превышающими 1000 см"1

г) на одном нелинейном кристалле реализовано синхронное удвоение широкополосных импульсов ИК генерации в сине-зеленый и зелено-красный диапазоны спектра с шириной спектра до 700 см"1.

д) Впервые обнаружено динамическое Давыдовское расщепление нижнего Штарковского подуровня состояния при когерентном взаимодействии ионов Ш3+ в кластерных центрах в кристалле СаР2:Ш3+.

е) Впервые построена диаграмма энергетических уровней парного центра когерентно связанных ионов неодима, соответствующая одиночному и двойному возбуждению центра.

ж) Впервые определены скорости и механизмы фазовой релаксации парных и квартетных центров ионов неодима в кристаллах СаБ2 в температурном диапазоне 9-5 0К на переходе %п ->405/2,207/2.

Практическая ценность.

Предложен метод стабилизации энергии генерации УАО:Ш3+ лазера с пассивным модулятором добротности на основе кристалла 1лР:Б2~, позволяющий устранить влияние флуктуаций количества продольных мод на энергию в импульсе генерации и улучшить

стабильность генерации в 4 раза (до ±3.3%) по сравнению со схемой резонатора с линейной поляризацией излучения

В работе удалось повысить в два раза эффективность генерации LiF:F2" лазера с селективным резонатором доведя ее до 39% по падающей на кристалл энергии излучения накачки.

Реализована акустооптическая электронная перестройка длин волн генерации и синхронизация мод LiF:F2~.

В режиме многочастотной и широкополосной генерации получены импульсы генерации с шириной спектра, превышающей 1000 А в ближнем ИК диапазоне спектра. Реализовано удвоение широкополосного ИК излучения LiF:F2~ и LiF:F2' лазеров со спектром импульсов генерации свыше 700 см"1 в видимом диапазоне на одном нелинейном кристалле.

Апробация работы и публикации.

Результаты, полученные в работе, защищены патентом Российской Федерации и доложены на следующих международных и Российских конференциях:

1. «Международная Конференция по перестраиваемым лазерам», Байкал, 1989

2.Conferense on Lasers and Electro-Optics CLEO 92, Baltimore, May, 1992.

3.VII Всесоюзная конференция «Оптика лазеров», Санкт-Петербург, 1993.

4.XI International Congress "Laser 93",Germany, 1993.

5.IX Всесоюзный семинар-совещание «Спектроскопия лазерных материалов», Краснодар, 1993.

6.Еигореап Quantum Electronics Conference, 1994.

7. International Conference on Spectral Hole-Burning and Related Spectroscopies: Science and

Applications,Tokyo, 1994

8.«Международная Конференция по перестраиваемым лазерам», Минск, 1994

9.International Symposium on "Laser Methods for biomedical Applications", Heraklin, Greece, 1996

10.International Conference on Tunable Solid State Lasers, 1996

11.International Conference on Luminescence and optical spectroscopy of condensed matter, Prague, 1996

Результаты работы представлены в следующих научных публикациях:

1.Т.Т. Басиев, П.Г. Зверев, Ф.В. Карпушко, В.А. Конюшкин, С М. Кулащик, С.Б. Миров, В. П. Морозов, В.С.Моткин, А.Г.Папашвили, Н.А.Саскевич, Г.В.Синицын, В.В.Федоров «Генерационные характеристики перестраиваемых лазеров на радиационных центрах серии «МАЛСАН-200», Известия академии наук СССР т54, N8, (1990)1450-1455.

2.Т.Т.Басиев, П.Г.Зверев, С.Б.Миров, А.Г.Папашвили, В.В. Федоров «Расширение спектрального диапазона перестраиваемого лазера на цетрах окраски «МАЛСАН-201», Труды 5 Межд. Конф. по перестраиваемым лазерам, часть 1, 1989, Байкал. Новосибирск, (1990)344-348

3.М.Х.Ашуров, Т.Т.Басиев, Л.И.Мазур, М.М.Мазур, Х.М.Махмудов, С.Б.Миров, В.Г.Пак, В.В.Федоров «Лазер на кристалле LiF с F2" центрами окраски, перестраиваемый коллинеарным акустооптическим фильтром», Журнал прикладной спектроскопии, т55, N3, (1991)501-502

4.Т.Т. Basiev, Yu.K. Voron'ko, N.A. Es'kov, A.Ya. Karasik, A.A. Sobol, S.N. Ushakov, V.V. Fedorov, M. Helbig "Calcium-niobium-gallium garnets with Nd: a new active medium for lasers with ultrashort pulse duration", in Solid State Lasers and New Laser Materials,

Vyacheslav V. Osiko, Editor;Arthur A. Мак, Arkadii Z. Grasiuk,Associate Editors,Proc. SPIE 1839, (1992)91-104

5.T.T. Basiev, V.A. Konushkin, S.B. Mirov, V.V. Ter-Mikirtychev, V.V. Fedorov, "Efficient F2+ and F2" color center lasers in LiF " Abs. Rep. of Conferense on Lasers and Electro-Optics CLEO 92, Baltimore, May,(1992).

6.T.T. Басиев, В.А. Конюшкин, СБ. Миров, B.B. Тер-Микиртычев, B.B. Федоров «Генерационные характеристики широкополосных и перестраиваемых лазеров на основе кристаллов LiF с F2+ и F2" центрами окраски, работающих при комнатной температуре»// Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции «Оптика лазеров», Санкт-Петербург, (1993),66.

7.Т.Т. Басиев, А.Я. Карасик, В.В. Федоров, P.JI. Шубочкин «Высокоэффективная генерация перестраиваемых пикосекундных импульсов в лазере на основе кристалла LiF:F2"» Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции «Оптика лазеров», Санкт-Петербург, (1993)78.

8.Т.Т.Басиев, П.Г.Зверев, В.В.Федоров, «Широкополосная и многочастотная генерация LiF:F2" лазера», Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции «Оптика лазеров», Санкт-Петербург, (1993)79.

9.Т.Т.Басиев, А.Г. Папашвили, П.Г. Зверев, В.В.Федоров, «Расширение спектрального диапазона перестройки и улучшение эффективности перестраиваемого по частоте лазера на Р2"-центрах окраски в кристаллах LiF», Тезисы докладов VII Всесоюзной конференции «Оптика лазеров», Санкт-Петербург, (1993)81.

10.Т.Т.Басиев, В.А. Конюшкин, С.Б. Миров, В.В. Тер-Микиртычев, В.В. Федоров, «Генерационные характеристики широкополосных и перестраиваемых лазеров на основе кристаллов LiF с F2" и F2+ центрами окраски, работающих при комнатной

температуре» Тезисы докладов 9 Всесоюзного семинара- совещания «Спектроскопия лазерных материалов», Краснодар, (1993)53-54.

11.T.T.Basiev, S.B.Mirov, P.G.Zverev, V.V.Fedorov, I.V. Kuznetsov, "Superbroadband and Synchronized Multiline Oscillation of LiF:F2" Color Center Laser", Proceedings of 11 International Congress "Laser 93", Springer-Verlag Beglin Heidelberg (1994)91-104.

12.T.T. Basiev, V.V. Fedorov, V.V. Ter-Mikirtychev, S.B. Mirov, P.G. Zverev, A.G. Papashvili, "Narrowline High Efficient Tunable LiF:F2+ and LiF:F2" Color Center Lasers for Near IR and Visible Spectral Regions" Proceedings of 11 International Congress "Laser 93", SpringerVerlag Beglin Heidelberg (1994)922-924.

13.T.T. Басиев, А.Б. Грудинин, А.Я. Карасик, А.К. Сенаторов, А.А. Соболь, В.В. Федоров, P.JI. Шубочкин, «Пикосекундный лазер с активной синхронизацией мод на основе кальций-литий-ниобий-галлиевого разупорядоченного граната», «Квантовая электроника», 21, N1, (1994)89-90

14 Т.Т. Басиев, В.А. Конюшкин, СБ. Миров, В.В. Тер-Микиртычев, В.В.Федоров «Генерационные характеристики перестраиваемых лазеров на основе кристаллов LiF с F2+ и F2- центрами окраски, работающие при комнатной температуре», «Оптика и спектроскопия», т74, вып.6, (1993)1217-1221

15.K.W.Ver Steeg, R.J.Reeves, V.V.Fedorov, A.Ya.Karasik, T.T.Basiev, RC.Powell, "Accumulated Photon Echo Spectroscopy of Ordered (CaF2) and Disordered (CaF2-YF3) crystals with Nd3+ ions", in Spectral Hole-Burning and Related Spectroscopies: Science and Aplications, vol 15, 1994 OS A Technical Digest Series (Optical Society of America, Washington, DC, (1994)158-161

16.K.W.Ver Steeg, RJ.Reeves, V.V.Fedorov, A.Ya.Karasik, T.T.Basiev, R.C.Powell, "Accumulated Photon Echo (APE) in Ordered and Disordered fluoride crystals with Nd

ions", in Eropean Quantum Electronics Conference, IEEE Catalog Number 94TH0615-5, Technical Digest Series, (1994)58-59

17.K.W. Ver Steeg, R.J. Reeves, V.V. Fedorov, A.Ya. Karasik, T.T. Basiev, R.C. Powell, "Picosecond Photon Echo Spectroscopy in Ordeded ana Disordered Fluoride Crystals Doped with Nd Ions",IQEC-94 Technical Digest v.9 QWD4, (1994)

18 T.T. Басиев, А.Г. Папашвили, П.Г. Зверев, С.Б. Миров, В.В. Федоров,«Перестраиваемый лазер», Патент Российской Федерации N 2023333 от 15.11.94

19.Т.Т. Basiev, I.V. Ermakov, V.A. Konushkin, V.V. Fedorov, P.G. Zverev, "Oscillation of LiF:F2+- stabilized color center crystals at room temperature", Proc. of Inter. Conf. on Solide State Lasers, (1994) 64-67

20.T.T. Basiev, S.B. Mirov, P.G. Zverev, V.V. Fedorov, "Solid state laser with superbroadband or control generation spectrum",Proc. SPIE 2379, (1995) 54-61

21.K.B. Ферстиг, T.T. Басиев, А.А. Волков, А.Я. Карасик, Г.А. Командин, K.K. Пухов, В.В. Федоров, «Аккумулированное фотонное эхо и процессы оптической дефазировки в упорядоченных и разупорядоченных фторидных кристаллах с ионами Nd3+», Труды X Феофиловского симпозиума по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов, Санкт-Петербург, (1995)75

22.К.В. Ферстиг, Т.Т.Басиев, А.Я.Карасик, К.К.Пухов, В.В. Федоров, «Аккумулированное пикосекундное фотонное эхо в многоцентровых кристаллах CaF2:Nd3+», Труды X Феовиловского симпозиума по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов, Санкт-Петербург, (1995)268-269

23.К.В. Ферстиг, Т.Т.Басиев, А.Я.Карасик, К.К.Пухов, В.В. Федоров,«Наблюдение и интерполяция 1-6 см"1 расщиплений уровней Nd3+ в квазиромбических кластерах в

\ъ

кристаллах CaF2», Труды X Феофиловского симпозиума по спектроскопии кристаллов, активированных ионами редкоземельных и переходных металлов, Санкт-Петербург, (1995)270-271

24.Т.Т.Басиев, А.Ю. Дергачев, А Я. Карасик, В.В.Федоров, Р.Л. Шубочкин, «Высокоэффективная генерация перестраиваемых пикосекундных импульсов на основе лазерного кристалла LiF:F2"«Квантовая электроника», 23, N12, (1996)1072-1073

25.T.T.Basiev, S.B. Mirov, P.G. Zverev, V.V. Fedorov, "Multiline, superbroadband and "Sun-color" oscillation of LiF:F2" color center laser", Appl. Opt. N12 Vol.36, (1997)2515-2522

26.T.T.Basiev, V.V. Fedorov, A.Ya. Karasik, S.I. Lin'kov, Yu.V. Orlovskii, V.V. Osoko, V.A. Panov, A.M. Prokhorov, I.N.Vorob'ev, P.G. Zverev, "Laser induced fluorescence spectrometer based on tunable color center laser for low impurity solution diagnostic and analysis", Proc. SPIE 2965,(1996)168-179.

27.T.T. Basiev, S.B. Mirov, P.G. Zverev, V.V. Fedorov, "Superbroadband laser for visible and Uv spectral regions", Proc. SPIE 3176, (1996)200-205

28.T.T. Basiev, P.G. Zverev, V.V. Fedorov, A.G. Papashvili "Temporal and spectral properties of tunable LiF:F2" color center laser, Proc. SPIE 3176,(1996)167-172

29.T.T. Басиев, А.Г. Папашвили, П.Г. Зверев, ,В.В. Федоров, "Временные и спектральные характеристики перестраиваемого лазера на кристаллах LiF:F2"", «Квантовая Электроника» т24, N7, (1997)591-595

30.Т.Т. Басиев, А.Я. Карасик, В.В. Федоров, K.W. Ver Steeg, «Оптическая эхо-спектроскопия и фазовая релаксация ионов Nd3+ в кристаллах CaF2», ЖЭТФ т113, вып1, (1998)278-291,

Содержание работы.

Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения приложения и списка цитируемой литературы.

ПЕРВАЯ ГЛАВА посвящена исследованию генерационных характеристик лазеров, использующих кристаллы 1лР:Р2" в качестве пассивных модуляторов добротности и активных элементов. В параграфе 1.1 приведен обзор литературы, посвященной параметрам ЦО в кристалле 1лБ, приведены основные спектроскопические свойства этих ЦО.

Параграф 1.2 содержит описание экспериментов, проведенных с целью улучшения стабильности энергии генерации УАО:Ш3+ лазера с пассивным модулятором добротности на основе кристалла 1лР:Р2". В исследованиях показано, что при использовании пассивных затворов на основе кристаллов ЫР:Б2" в неодимовых лазерах возможна сильная флуктуация энергии излучения порядка ±13%, вследствие неравномерного снятия инверсии в активном элементе, в то время как в том же резонаторе в режиме электрооптической модуляции флуктуации энергии генерации составили ±1.1%. Для устранения этого эффекта предложено использование резонатора с круговой поляризацией. Известно, что в случае круговой поляризации света, в резонаторе образуется стоячая волна, интенсивность которой не зависит от координаты вдоль оси резонатора и, таким образом, форма распределения интенсивности излучения в резонаторе не зависит от количества продольных мод в генерации. В этом случае флуктуации модового состава не должны оказывать влияния на энергию генерации. Использование данного резонатора приводит к повышению стабильности энергии генерации до ±3.3% при прочих равных условиях.

Параграф 1.3 посвящен оптимизации генерационных характеристик ЦР:Р2" лазеров под действием импульсной накачки неодимовыми лазерами. В параграфе продемонстрировано, что динамика развития генерации 1лР:Р2" лазера хорошо описывается упрощенной кинетической моделью работы лазера. Получены теоретические и экспериментальные времена развития генерации 1лР:Р2" лазера. В параграфе показано, что в ЦО с невысоким Стоксовым сдвигом и перекрытием полос поглощения и люминесценции при накачке в длинноволновое крыло полосы поглощения (как это происходит при накачке Р2~ ЦО с помощью неодимовых лазеров) возникает сильная зависимость эффективности генерации и ширины перестраиваемого диапазона от слабого изменения длины волны возбуждающего излучения. Так замена лазера накачки с длиной волны 1.064 мкм (УАО:Кс13+ лазер) на лазер с длиной волны 1.047 мкм (УЬБ:Щ3+ лазер) приводит к увеличению эффективности генерации от 22% до 40% в максимуме перестроечной кривой и расширению диапазона перестройки на 450А. Проведены исследования эффективности генерации 1лР:Р2" лазеров в неселективном резонаторе. В результате оптимизации технологии изготовления кристаллов ЫР:Р2", проведенной в лаборатории «Лазерной спектроскопии твердого тела» Института общей физики РАН, получены рекордные значения эффективности ЬлР:Р2" лазеров, достигающие 56% по падающей на кристалл энергии накачки.

Параграф 1.4 описывает экспериментальное исследование 1лР:Р2" лазера, перестраиваемого коллинеарным акустооптическим фильтром (АОФ) на основе кристалла СаМо04. В качестве лазера накачки использовался УАО:Кс13+ лазер, работающий в режиме модуляции добротности с энергией в импульсе генерации 15 мДж и длительностью импульса 10 не. Резонатор 1лР:Р2" лазера был образован плоскими зеркалами с коэффициентом отражения выходного зеркала 11=50%. Изменением частоты звука, заполняющего АОФ, от 17,35 до 19,00 МГц получена перестраиваемая генерация в

диапазоне длин волн 1,100- 1,185 мкм с шириной спектра генерации 1.5 нм. Заполняя АОФ от двух звуковых генераторов, настроенных на разные длины волн была, получена двухчастотная лазерная генерация. Частоты, подаваемые на АОФ в этом эксперименте, лежали в диапазоне 17.7 МГц и 18.5 МГц, что соответствует спектральному диапазону 1.13мкм-1.16 мкм. В результате продемонстрирована возможность электронного управления длиной волны генерации ЬлБ^г лазеров без использования механических узлов перестройки.

Параграф 1.5 посвящен исследованию генерационных характеристик пикосекундных 1лР:Р2" лазеров под действием импульсной синхронной накачки. В качестве источника накачки использовался лазер на фосфатном стекле с неодимом (с длиной волны генерации Х=1.055 мкм), работающий в режиме пассивной синхронизации мод со следующими параметрами генерации: длительность цуга импульсов ~300 не, средняя длительность импульса ~7 пс, временное расстояние между импульсами 8.3 не, энергия в цуге до 6 мДж. В трех зеркальном резонаторе 1-лР:Р2" лазер генерировал цуги импульсов длительностью 150-200 не с длительностью одиночного импульса 1.5 пс и эффективностью 35%, перестраиваемые в диапазоне 1.1-1.2 мкм. В работе исследовалась динамика развития генерации, а также зависимость энергетических параметров лазера и длительности импульса от рассогласования длины резонатора.

С целью получения пикосекундных импульсов генерации с большой частотой повторения в работе исследовались характеристики генерации 1лР:Р2~ лазера с активной синхронизацией мод на основе акустооптического модулятора. Лазером накачки в этом эксперименте служил одномодовый лазер на УАО:Ш3+ с непрерывной накачкой, работающий в режиме модуляции добротности с частотой следования импульсов 15КГц, средней мощностью 1-5Вт и длительностью импульса генерации 200 не. В Ъ-образном резонаторе 1лР:Р2" лазера получена генерация цугов с длительностью

огибающей по полувысоте 100 не, длительностью импульсов 400 пс и эффективностью генерации 15% .

В параграфе 1.6 представлены исследования генерационных характеристик сверхширокополосных лазеров на и Р2 ЦО в кристаллах 1лБ, позволяющих получать импульсы генерации с управляемой формой спектра и шириной, близкой к ширине линии люминесценции. С этой целью рассмотрен резонатор с пространственной селекцией длин волн генерации в активном элементе. Такие резонаторы позволяют уменьшить влияния конкуренции мод в резонаторе на ширину спектра генерации (т.к. моды, соответствующие различным длинам волн, распространяются в различных частях активного элемента). В экспериментах получены импульсы генерации ЫР^г" лазеров со спектром от 1.1 до1.23 мкм и Ь1Б:Р2+ лазеров со спектром от 0.9 до 1.02 мкм. В качестве накачки широкополосного 1лР:Р2" лазера использовался импульсный УЬР:Кс134 лазер, работающий в режиме модуляции добротности с частотой повторения импульсов 10-50 Нг. Для накачки 1лБ:Р2+ лазера использовалось излучение с длиной волны 0.66 мкм (вторая гармоника УАО:Ш3+ лазера, генерирующего излучение в режиме модуляции добротности на длине волны 1.32 мкм). Частота следования импульсов генерации равнялась 10-20 Гц, а максимальная энергия излучения второй гармоники, используемая в экспериментах, составляла 15 мДж. Поскольку частоты излучения генерации в активном элементе пространственно разнесены то, используя пространственную модуляцию излучения накачки, можно модулировать спектр импульса генерации. В нашем эксперименте в излучение накачки устанавливалась специальная периодическая маска. Маска имела область тени равную 78 мкм и период равный 400 мкм. В результате спектр импульса широкополосной генерации представлял собой спектральный набор линий с периодом равным периоду маски умноженному на спектральную дисперсию длин волн генерации в активном элементе. Таким образом, продемонстрирована

возможность получения спектральной кодировки излучения генерации с помощью пространственной модуляции пучка накачки. В работе была проведена оптимизация согласования угловой дисперсии выходного излучения широкополосного лазера с дисперсией углового синхронизма в различных нелинейных кристаллах. В результате оптимизации было показано, что дисперсия углового синхронизма кристалла LÜO3 наиболее хорошо согласуется с угловой дисперсией выходного излучения широкополосного лазера. Данная оптимизация позволила получить одновременное эффективное преобразование всего спектра широкополосной генерации на одном нелинейном кристалле uio4. Получены импульсы излучения в видимой области со спектром генерации 550- 615 нм (вторая гармоника LiF:F2~ лазера) и 450- 510 нм (вторая гармоника LiF:F2+ лазера) с максимальной интегральной эффективностью преобразования 12%.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена селективной лазерной спектроскопии парных и квартетных центров ионов неодима в кристалле CaF2. В параграфе 2.1 приведен обзор литературы, посвященной свойствам неодимовых центров в кристалле CaF2.

В параграфе 2.2 исследуются тонкоструктурные спектры поглощения агрегатных центров ионов Nd3+ в кристаллах CaF2 , измеренные при температуре ниже 10К. В результате обнаружено тонкоструктурное расщепление нижнего Штарковского уровня возбужденного состояния 4G5/2 ионов Nd3+ в М и N- центрах с энергетическим зазором несколько см"1. Отсутствие расщеплений в ИК спектрах поглощения на переходах 4I9/2-»4Ii5/2, 41-9/2—>4Ii3/2, %/2—>4F3/2 и одинаковое соотношение между пиками при изменении концентрации Nd3+ позволяет сделать предположение, что сложная структура

~ 4т 4 2 /-л

каждой группы линии перехода i9/2—> G5/2, g7/2 является следствием расщепления возбужденного состояния (4G5/2,2G7а ) иона Nd3+ в парных и четверных центрах.

В параграфе 2.3 методами времяразрешенной лазерной спектроскопии исследованы полосы поглощения агрегатных N(1 центров в кристаллах СаР2. Для этого мы использовали излучение двух независимо перестраиваемых лазеров на красителе родамин 60 с длительностью импульса генерации 5 не и спектральной шириной линии 0.05 см"1. Излучение одного из лазеров (лазер накачки) использовалось для селективного возбуждения и насыщения линий поглощения ионов N<1 на переходе 41д/2—>4С5/2-Перестраиваемое излучение второго лазера (пробный лазер) использовалось для измерения спектра поглощения с высоким спектральным и временным разрешением. Температура образца в эксперименте варьировалась в диапазоне 8-30К. В эксперименте измерялось изменение спектра поглощения под действием возбуждения в разные полосы поглощения N и М центров при различных временах задержки от 0 до 22 не между импульсом накачки и пробным импульсом. В результате экспериментов было показано, что группы линий отражают расщепление нижнего Штарковкого уровня возбужденного состояния 405/2 в кластерных неодимовых центрах вследствие сильного когерентного взаимодействия с суммарным расщеплением между линиями 2.4 и 3.3 см"1 для М и N центров, соответственно. В М центрах, под действием накачки обнаружено наведенное поглощение. Было установлено, что наведенное поглощение соответствует поглощению вторым ионом N(1 в уже возбужденном парном центре,(| %/2,205/2>-> 1405/2,405/2>). Была построена энергетическая диаграмма коллективных состояний парного центра, соответствующая одно кратному и двукратному возбуждению центра. Изменения спектров поглощения М центра под действием накачки, измеренные для различных времен задержки между пробным импульсом и импульсом накачки, позволили оценить время релаксации населенностей (8 не) по подуровням тонкой структуры на основном и возбужденном коллективных состояниях при Т=8К. При возбуждении N центра обнаружено сложное поведение в дифференциальных спектрах поглощения при

временах задержки около 20 не. Наибольшее изменение поглощения наблюдалось в линии N1 вне зависимости от длины возбуждения (N1, N2). В работе данное поведение спектров объясняется влиянием возбужденного иона Кс13+, находящегося на метастабильном состоянии Рз/2, на спектр поглощения остальных трех ионов неодима, входящих в N центр, из основного состояния 419/2. (| 3(419/2)*4Гз/2>-> I 2(419/2)*205/2*4Рз/2>).

В параграфе 2.4 приведены результаты измерений времен фазовой релаксации М и N центров в кристалле СаР2:Ш3+ методом аккумулированного фотонного эха (АФЭ) в температурном диапазоне 8-50К. Метод генерации фотонного эха позволяет определять однородное уширение линии оптического перехода, не искаженное неоднородным уширением спектров, и определять времена фазовой релаксации в системе. Другой замечательной особенностью генерации фотонного эха является возможность определения тонкого расщепления уровней скрытого неоднородным уширением. Резонансное возбуждение ионов Ш3+ осуществлялось на переходе %а —>405а , 2От с помощью пикосекундного перестраиваемого в области 560-600 нм лазера на красителе родамин 6С Лазер на красителе синхронно накачивался излучением второй гармоники (Аф=532нм) УАО:Ш3+ лазера, работающего в режиме активной синхронизации мод с частотой 82МГц. Для укорочения импульсов генерации лазера на красителе от х=18 до 0,5пс использовалось сжатие импульсов лазера накачки с помощью волоконно-решеточного компрессора. При длительности импульса генерации т=18 пс ширина спектра импульсов равнялась Ау=1см_1 , при т=0,5пс - Дv=40cм'1 . Мощность излучения лазера на красителе варьировалась от 10 до 100мВт. В работе исследовалась зависимость амплитуды сигнала фотонного эха от времени задержки между пробным импульсом и импульсом накачки. Было обнаружено, что кинетика затухания сигнала АФЭ имеет ярко выраженную амплитудную модуляцию. Для более подробного изучения частот

модуляции в сигнале затухания АФЭ был произведен Фурье анализ кривой после выделения экспоненциально затухающего множителя. В Фурье спектре сигнала М центра можно выделить две характерные области частот 21-27 ГГц (0.7-0.9 см'1) и 0-6 ГГц (0-0.2 см"1). Первая группа частот совпадает с тонкой структурой возбужденного 405/2 состояния парного центра, наблюдаемой в спектрах поглощения. Вторая группа частот вызвана тонким с масштабом расщеплением существенно менее одного см"1 и не видна в спектрах поглощения из-за неоднородного уширения перехода. Данная группа частот совпадает с литературными данными по расщеплению между триплетными уровнями (Т+,Т.,То) основного состояния, измеренными с помощью методов ЭПР. Было показано, что Фурье спектр сигнала АФЭ N центра обладает большим набором частот осцилляций в низкочастотной области спектра 0-10 ГГц, что определяется более сложной структурой N центра.

По декременту затухания сигнала АФЭ определены значения величин Т2 и ширины линий Гь для переходов из основного состояния (V) на нижние Штарковские подуровни (405/2 , 2Ото).

В работе исследовалась зависимость времени затухания кинетики перехода %/2 —И05/2,207/2 между нижними Штарковскими уровнями в температурном диапазоне 9-50К для кристалла СаГ2:Ш3+. Для выяснения механизма оптической дефазировки в исследуемых средах были проанализированы температурные зависимости однородной ширины переходов. Анализ температурной зависимости однородной ширины линии перехода показал, что в исследуемых кристаллах механизм оптической дефазировки хорошо описывается прямыми релаксационными процессами с резонансным меж-Штарковским поглощением одного фонона в основном и возбужденном состояниях.. В рамках этой модели были определены константы электрон фононного взаимодействия для М и N -центров на основном и возбужденном состояниях.

ьг

В ЗАКЛЮЧЕНИИ приведены выводы диссертационной работы.

2В

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Федоров, Владимир Вадимович

ВЫВОДЫ КО ВТОРОЙ ГЛАВЕ

1. Методами абсорбционной и оптической эхо спектроскопии обнаружено тонкое динамическое расщепление штарковских уровней мультиплета 405/2;207/2, достигающее 2.4 см"1 в парных и 3.3 см"1 в квартетных центрах ионов неодима в кристаллах СаГ2.

2. С помощью метода селективной лазерной времяразрешенной спектроскопии насыщенного поглощения показано, что данное расщепление обусловлено сильным когерентным взаимодействием ионов №3+ внутри кластеров. Построена энергетическая диаграмма уровней для когерентно связанных пар Кё-Ш, соответствующая одиночному и двукратному возбуждению агрегатного центра.

3. С помощью кинетических исследований пикосекундного аккумулированного фотонного эха при селективном лазерном возбуждении измерены скорости фазовой релаксации, однородные ширины линий и их температурные зависимости для перехода %/2 -^Ъбк^ю ионов Ш3+ в парных и квартетных центрах. Показано, что механизм оптической дефазировки в кристалле СаР2:Ш3+ хорошо описывается прямыми релаксационными однофононными переходами между штарковскими компонентами в основном и возбужденном состояниях. Определены скоростные параметры однофононных меж-штарковских релаксационных переходов в основном и возбужденном мультиплетах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования генерационных характеристик лазеров на кристаллах 1лР:Р2" позволили создать эффективные источники перестраиваемого лазерного излучения для селективной лазерной спектроскопии в ИК, видимом и УФ диапазонах спектра. Обнаружена тонкая структура линий поглощения, обусловленная сильным когерентным взаимодействием и определены механизмы оптической фазовой релаксации ионов Ис13+ в парных и квартетных центрах в кристаллах СаР2. Получены следующие основные результаты:

1. Экспериментально обнаружена и теоретически, на основе точечной модели, объяснена сильная зависимость эффективности генерации и диапазона перестройки 1лР.Р2" лазера от длины волны лазера накачки, попадающей в область перекрытия полос поглощения и усиления. В результате достигнуто увеличение эффективности генерации ЬШ:Р2" лазера с 22% до 39% и расширение диапазона перестройки на 450А (с 1.09-1.27 мкм до 1.065-1.29 мкм) при замене УАО:Ш3' (А,н=1.064 мкм) лазера накачки на УЬР.>М3+ (Ян=1.047 мкм) лазер. • В результате оптимизации получено преобразование перестраиваемого ИК излучения 1лР:Р2' лазера во вторую, третью и четвертую гармоники, в видимом и УФ диапазонах 535-625 нм, 362-412 нм, 272-310 нм с эффективностью преобразования в максимуме перестроечной кривой 30%, 17% и 18% соответственно. В режиме наносекундной накачки излучением УАО:Ш3" лазера с частотой повторения импульсов 1-5 КГц реализована акустооптическая синхронизация мод и пикосекундная генерация ЬШ'.Бг" лазера с длительностью импульсов 400 пс, эффективностью 15%.

В режиме пикосекундной (6-8 пс) синхронной накачки получена высокоэффективная перестраиваемая генерация пикосекундного ЬШ.Рг" лазера с длительностью импульсов генерации менее 2 пс, эффективностью генерации до 35% и пиковой мощностью свыше 100 МВт.

5. Реализовано рекордное значение ширины спектра излучения генерации 1лР:Р2" и 1лР:Р2+ лазеров. Спектры наносекундного импульса широкополосной и многочастотной генерации имели ширину до 1300 А (1100-1230 нм) для генерации ЬШ:Р2" лазера и до 1200 А (900-1020 нм) для генерации 1лР:Р2+ лазера с эффективностью преобразования 16% и 20% соответственно. Согласование спектрально-угловой зависимости широкополосного излучения и угловой зависимости фазового синхронизма позволил® получить удвоение частоты ИК излучения с рекордной шириной спектра до 1300 А на одном нелинейном кристалле. В результате реализованы спектры генерации второй гармоники наносекундного импульса в широком видимом диапазоне спектра 550-615 нм для 1лР:Р2" лазеров и 450- 510 нм для 1лР:Р2+ лазеров с интегральной эффективностью преобразования до 12%. в- Методами абсорбционной и оптической эхо спектроскопии обнаружено тонкое динамическое расщепление штарковских уровней мультиплета ^ыъОтг, достигающее 2.4 см"1 в парных и 3.3 см"1 в квартетных центрах ионов неодима в кристаллах СаР2, обусловленное сильным когерентным взаимодействием ионов Ж3" внутри кластеров. Построена энергетическая диаграмма уровней для когерентно связанных пар Ш-Ш, соответствующая одиночному и двукратному возбуждению агрегатного центра.

7. С помощью кинетических исследований пикосекундного аккумулированного фотонного эха при селективном лазерном возбуждении измерены скорости фазовой релаксации, однородные ширины линий и их температурные зависимости для перехода %/2 -^Сыг^Ът ионов Ш3+ в парных и квартетных центрах. Показано, что механизм оптической дефазировки в кристалле СаР2:Ш3+ хорошо описывается прямыми релаксационными однофононными переходами между штарковскими компонентами в основном и возбужденном состояниях. Определены скоростные параметры однофононных меж-штарковских релаксационных переходов в основном и возбужденном мультиплетах.

В заключении автор выражает благодарность и признательность своим руководителям Т.Т. Басиеву и А Я. Карасику за руководство, помощь и обсуждение результатов, а так же всем сотрудникам Лаборатории лазерной спектроскопии твердого тела, центра лазерньпстехнологий при институте общей физики РАН за внимание работе и постоянную помощь.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Федоров, Владимир Вадимович, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Ч. Киттель, «Введение в физику твердого тела», М.Наука,791с.(1978)

2. В.Gourary,F.Adrian, «Wave function for electron excess color centers in alkali-halides crystals», Sol. Stat. Phys.,v.lO, (1966), 128-139.

3. T.Kajima, «Electronic states of F center in lithium fluoride», J.Phys. Soc. Japan, vl2, (1957), 908-918.

4. Б.Д.Лобанов, Н.Т.Максимова, Ю.М.Титов, Е.И.Шуралева, «Механизм оптического разрушения F и F2 центров в кристаллах LiF», Оптика и спектроскопия , т.62, вып. 6, (1987),1315-1319.

5. Basiev Т.Т., Mirov S.B., Room Temperature Tunable Color Center Lasers, Laser Science and Technology books series vol. 16 Gordon and Breach Science Publishers/Harwood Academic Publishers (1994), 1-160.

6. L.Bosi, C.Bussolati, S.Cova. Radiative lifetime of excited M and R centers in alkali halides. Phys.Stat.Sol.(b), v.50, n.l, (1972), 311-318.

7.P W.B.Fowler, «Physics of Color Centers», Ed. by W.B.Fowler Acad.Press. N. Y.- London, (1968).

8.Herman R.,Wallis M.C.,WallisR.F. «Intensities ofRl and R2 bands in KC1 crystals», Phys.Rev.v. 103,N1, (1956), 87-99.

9.L.F.Mollenauer , D.M.Bloom, A.M.Del Gaudio. «Broadly tunable cw lasers using F2+-centers for 1.26-1.48 and 0.82-1.07 mkm bands»/ Opt. Lett, v3, (1978), 48-50.

10. И.А.Парфианович, В.Н.Хулугуров, Б.Д.Лобанов, М.Т.Максимова. «Люминесценция и стимулированное излучение центров окраски в LiF». Изв. АН СССР, сер.физ., т.43, (1979), 1125-1132.

11. В.М.Хулугуров, Б.Д.Лобанов. «Генерация на центрах окраски в кристалле LiF-OH при 300 К в спектральной области 0,84-1,13 мкм», Письма в ЖТФ, т. 4, N24, (1978), 14711474.

12. J.Nahum. «Optical properties of and mechanism of formation of some F-aggregate centers in LiF». Phys.Rev., v. 158, n.3, (1967), 814-825.

13.A.E.Hughes, «Stability and production of R' centers in lithium fluoride», Solid State Commun. V4, (1966), 337-339.

14. В.А.Архангельская, Е.В.Гусева, Г.М.Зингер, Н.Е.Королев, В.М.Рейтеров, «Термостабильность F2- центров окраски в радиационно окрашенных кристаллах LiF содержащих кислородную примесь», Оптика и спектроскопия т.61, (1986), 542-549.

15. Н.Н.Ильечев, А.В.Кирьянов, А.А.Малютин, П.П.Пашинин, С.П.Шипуга, «Разрушение F2- центров окраски в кристалле LiF при двухфотонном поглощении из возбужденного состояния», ЖЭТФ, т.98, вып.3(9), (1990), 965-966.

16. G.Bauman, W.Van der Osten, W.Waidelich, «R-center luminescence in LiF», Phys.Lett.v20, (1966), 579-587.

17. K.L.Van der Lugt, Y.M.Kim, «Conversion of F3- centers and destruction of R center in LiF with R-light», Phys.Rev. v.171, (1968),1096-1103.

18. Т.Т.Басиев, С.Б.Миров, В.в.Тер-микиртычев, «Фотопревпащения центров окраски в кристаллах LiF под действием лазерного излучения. Тез.докладов XIV Меж. Конф. КиНО 91, PFI, (1991),160-161.

19. A.M.Stoneham, «Theory of defects in solids. Electronic structure of defects in insulators and semiconductors», Oxford, Clarendon Press( 1975).

20. Л.В.Левшин, А.М.Салецкий, «Люминесценция и ее измерения», изд. Московского Университета, (1989), 277.

21. Б.И.Степанов «Методы расчета оптических квантовых генераторов»,т2, Наука и Техника, Минск, (1968), 656.

22. Ю.Л.Гусев, С.И.Маренников, В.П.Чеботаев. Генерация на F2+ и F2- центрах окраски в кристаллах LiF в спектральной области 0.88-1.2 мкм. Письма в ЖТФ, т.З, N7, (1977), 305-307.

23. V.P.Chebotaev, S.I.Marennikov, V.A.Smirnov, «Aplication of LiF crystals with F2- color centers», Appl.Phys.B., vol.31, (1983), 193-199.

24.Gellermann W., Muller A., Wandt D., Wilk S., Luty F., «Formation optical properties and laser opération of F2- centers in LiF», J. Appl. Phys. 61 (4), (1987), 1297-1303.

25.Григоров В. A., Мартынович E. Ф., «Спектральные коэффициента Эйнштейна F2-центров окраски фторида лития», Письма в ЖТФ, 8, (1982), 341.

26.Гусев Ю Л, Коноплин С H, Кирпичников А В , Маренников С И «Нелинейное поглощение света центром окраски в щелочно-галлоидных кристаллах» В кн : Лазеры с перестраиваемой частотой Новосибирск,(1980), 116-118.

27.Lupei A., Florea V., Dascalu T., Lupei V., «Saturation process for F2- color center absorption in LiF», Optics Comm., 79, (1990), 309-313.

28.Басиев T. T., Зверев П. Г., Миров С. Б., Папашвили А. Г., Цинцадзе Г.А. «Люминесцентные и генерационные исследования F2" центров окраски в кристалле LiF» Сборник трудов V Международной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры» Иркутск ч.1, (1989), 77-80.

29.Т.Т. Басиев, И.Я. Ицхоки, Б.Г. Лысой, С.Б. Миров, О.Б. Чередниченко «Импульсный АИГ.Ш лазер с пассивным модулятором добротности на кристалле LiF с F2" центрами», Квантовая электроника, т 10, N3, (1983), 77-80.

30. Т.Т. Басиев, Б.И. Денкер, H.H. Ильичев, A.A. Малютин, С.Б. Миров, В.В. Осико, П. П. Пашинин «Лазер на концентрированном Li-Nd-La-фосфатном стекле с пассивной модуляцией добротности», Квантовая электроника, , т 9, N 8, (1982), 1536-1541.

31.Б.И. Денкер, H.H. Ильичев, A.A. Малютин, В.В. Осико, П. П. Пашинин, С.Ф. Распонов, А.Т. Суходольский «Спектральный состав излучения лазера на концентрированном Li-Nd-La-фосфатном стекле с модулятором добротности на основе кристаллов LiF:F2" » Квантовая электроника, т9, N 9, (1982), 1842-1843.

32.Гусев Ю Л, Кирпичников А В , Лисицын В И , Маренников С И, «Спектральные характеристики излучения AHT:Nd лазера с насыщающимся поглотителем на F2-центрах в кристалле LiF», Квантовая электроника,, т.8, N5, (1981), 1141-1143.

33.А.П.Майоров, В.К.Макуха, В.А. Смирнов, В.М.Тарасрв, «Пассивная модуляция добротности YAG:Nd лазера с непрерывной накачкой с помощью нелинейного поглощения кристалла LiF:F2">>, ЖТФ;.т.36, (1981), 2391-2392.

34.Т.Т.Басиев, Ю.К.Воронько, Б.В.Ершов, С.Б.Кравцов, С.Б.Миров, В.В.Осико, АМ.Прохоров, В.А.Спиридонов, В.Б.Федоров, «Применение пассивных затворов LiF:F2" для генерации субмикросекундного импульса в лазере на стекле с неодимом и обемным активным элементом», Краткие сообщения по физике N2, (1984), 36-40.

35. J.A.Morris, C.R.Pollock, «Passive Q-switching of a diode-pumped Nd:YAG laser with a saturated absorber», Optics Letters, Vol. 15, N8, (1990), 440-442.

36. T.T.Басиев, Б.В.Ершов,С.Б.Кравцов, С.Б.Миров, В.А.Спиридонов, В.Б.Федоров, «Лазер на ЦО в кристалле LiF с энергией 100 Дж», Кван. Элек. Т. 12, (1986), 1125-1126.

37. Карпушко Ф.В., В.П.Морозов, Г.В.Синицын, «Генерация стимулированного излучения кристаллов LiF:F2- с центрами окраски под действием ламповой накачки при комнатной температуре», Труды Всесоюзной IV конференции Перестраиваемые лазеры, Новосибирск ИТФ, (1983), 91-94.

38. Бабушкин А. В. , Басиев Т. Т. , Воробьев Н. С. , Миров С. Б. , Прохоров А. М. , Сердюченко Ю. Н. , Щелев М. Я. «Генерирование и регистрация мощного плавноперестраиваемого излучения субпикосекундной длительности в лазере на кристалле фтористого лития с Р2-центрами окраски», Квантовая электроника 13, (1986), 2262.

39 В.Н.Лисицын, Е.В.Пестряков, В.И.Турнов, Ю.Л.Гусев, «Генерация пикосекундных импульсов на центрах окраски в диапазоне 1.1-1.25 мкм», Письма в ЖТФ, т.7, вып.7, (1981), 396-399.

40.Т.Т.Басиев, А.Ю.Дергвчев, П.Г.Зверев, Б.Г.Лысой, С.Б.Миров, В.А.Конюшкин, «Пассивная модуляция добротности кристаллами LiF:F2- непрерывно накачиваемого YAG.Nd лазера», Препринт Интитута Общей Физики 306, (1986), 1-21.

41. Sooy W.R. «The natural selection of modes in a passive Q-switched laser». Appl. Phys. Lett, V.7, No2, (1965), 36-37.

42. M.M. Сущик, Г.И. Фрейдман «О ширине углового и частотного спектра излучения ОКГ с нелинейным поглотителем» Известия вузов, радиофизика, т 9 N5, (1966), 919922.

43. Чередниченко О. Б., Лысой Б. Г., Михайлов Л. К., Копылов С. Б., «Перестраиваемые лазеры на красителях и их применение», М.,Радио и связь, (1991).

44. "Методы расчета оптических квантовых генераторов", под редакцией Степанова, Наука и техника, Минск, (1966).

45. Ананьев Ю. А. «Оптические резонаторы и проблемы расходимости лазерного излучения», М. Наука , (1979), 328.

46. Мартынович Е. Ф., Григоров В. А., Гробовский В. Е,, Мысовский С. Н. «Инфракрасная люминесценция и вынужденное испускание центров окраски», ЖПС, 39, (1983), 419-423.

47. Басиев, П.Г. Зверев, Ф.В. Карпушко, В.А. Конюшкин, С.М. Кулащик, С.Б. Миров, В. П. Морозов, В.С.Моткин, А.Г.Папашвили, Н.А.Саскевич, Г.В.Синицын, В.В.Федоров «Генерационные характеристики перестраиваемых лазеров на радиационных центрах серии «МАЛСАН-200», Известия академии наук СССР,, т54, N8, (1990), 1450-1455.

48. Басиев Т. Т., Зверев П. Г., Миров С. Б., Папашвили А. Г., Федоров В. В., Патент РФ RU2023333, приоритет от 4.12.(1991).

49. Т.Т. Басиев, А.Г. Папашвили, П.Г. Зверев, ,В.В. Федоров, "Временные и спектральные характеристики перестраиваемого лазера на кристаллах LiF:F2~", «Квантовая Электроника» т24, N7, (1997), 591-595.

50. T.T.Basiev, V.V. Fedorov, A.Ya. Karasik, S.I. Lin'kov, Yu.V. Orlovskii, V.V. Osoko, V.A. Panov, A.M. Prokhorov, I.N.Vorob'ev, P.G. Zverev, "Laser induced fluorescence spectrometer based on tunable color center laser for low impurity solution diagnostic and analysis", Proc. SPIE 2965, (1996), 168-179.

51. Taylor D.J.,Harries S.E., Nieh S.T.K., Hansch T.W.,App.Phys.Lett vl9,N8, pp269-271

52. СтельмахМ.Ф., Дминтриев В.Г., Михайлов Л.К., ЖПС, т.40, (1984), 181-189.

53. Абрамов А.Ю., Мазур М.М., Пустовойт В.И., Письма в ЖТФ, т.9, (1983 ), 264-267.

54. Мазур М.М., Махмудов Х.М., Пустовойт В.И.,Квантовая электроника , т. 15, N 4, (1988), 711-713.

55. Angel G.,Gagel R.,Laubereau A. «Generation of intense 25-fs pulsed by a pulsed laser system», Optics.Lett. 14, N18, (1989), 1005-1007.

56. Martinez O.E., Gordon J.P., ForkR.L.. «Negative group-velocity dispersion using refraction», J. Opt.Soc.Am. 1,N10, (1984), 1003-1006.

57. «Сверхкороткие световые импульсы» Под ред. С. Шапиро, М, Мир, (1981).

58. Basiev T.T., Es'kov N.A., Karasik A.Ya., Osiko V.V., Sobol A.A., .Ushakov S.N., Helbig M. «Disordered garnets Ca3(Nb,Ga)50i2:Nd3+ prospective crystals for powerful ultrashortpulse generation», Optics Letters 17, N3, (1992), 201-203.

59. Kogelnik H.W., Ippen E.P.,Dienes A.,Shank C.V. «Astigmatically Compensated Cavities for CW dye Lasers», IEEE J. Quantum electron. 8, N3, (1972), 373-379.

60. M.B.Danailov, I.P.Christov, «А novel method of ultrabroadband laser generation», Opt. Comm. V73, N3, (1989), 235-238.

61. M.B.Danailov, I.P.Christov, «Ultrabroadband laser using prism-based «Spatially-dispersive» resonator», App. Phys. B. v51, (1990), 300-302.

62. T.T.Basiev, S.B.Mirov, P.G.Zverev, I.V.Kuznetsov, R.Sh. Tedeev, "Solid State Laser with Superbroadband or Control Generation Spectrum" US patent # 5,461,635, date of patent October 24, (1995), filed 04/02/93.

63. О. Svelto, «Principles of laser», Plenum Press New York and London

64. В.Д.Волосов, А.Я.Калинцев, «О возможности создания панорамного спектрографа с высокой дисперсией и спектральным разрешением», Кван.Электр. тЗ, №4 , (1976), 798-801.

65. В.Д.Волосов, Е.В.Горячкина, «Компенсация дисперсии синхронизма при генерации гармоник немонохромотического излучения 1 .Удвоение частоты излучения лазера на неодимовом стекле в режиме свободной генерации», Кван.Электр. тЗ, №7, (1976), 1577-1783.

66. V.G. Dmitriev, G.G. Gurzadyan and D.N. Nikogosyan, «Handbook of Nonlinear Optical Crystals», Springer-Verlag, Springer Series in Optical Sciences, 64, (1991).

67. Е.М.Воронов, Б.Н.Гречушников, Г.И.Дистлер, И.П.Петров, «Оптические материалы для инфракрасной техники», Москва ,«Наука», (1965).

68. M.M.Elcombe, A.W.Pryor, «The lattice dynamics of calcium fluoride», Phys. C; Solid St. Phys., v3, (1970), 492-499.

69. R.P.Bauman, S.P.S. Porto, «Lattice vibrations and structure of rare-earth fluorides», Phys.Rev. vl61,N3, (1967), 842-847.

70. Н.Е.Каск, Л.С.Корниенко, Е.Г.Ларионцев « Исследование взаимодействия между ближайшими ионами Nd3+ в CaF2», ФТТ, t8,N9, (1966), 2572-2578.

71. V.V.Osiko, Yu.K.Voron'ko, A.A.Sobol, "Spectroscopic Investigations of Defect Structures and Structural Transformations in Ionic Crystals", Springer-Verlag, Crystals 10, 32, (1984).

72. Yu.K.Voron'ko, A.A.Kaminskii, V.V.Osiko, "Analisis of the Optical Spectra of CaF2:Nd3+ (typel) Crystals", Sov. Physics JETP, v.22, N2, (1966), 295.

73. Н.Е.Каск, Л.С.Корниенко, М.Факир, « Электронный парамагнитный резонанс и спин-решеточная релаксация ионаШ3+ в монокристаллах СаР2»,ФТТ, 6, (1964), 549553.

74. Т.P. J.Han, C.D. Jones and R.W. Syme, «Site-selective spectroscopy of Nd3+ centers in CaF2:Nd3+ and SrF2:Nd3+», Phys. Rev. B, vol. 47, (1993), 14706-14723.

75. Yu.V.Orlovskii, T.T.Basiev, S.A.Abalkin, I.N.Vorob'ev, O.K.Alimov, A.G.Papashvili, K.K.Pukhov, " Fluorescence quenching of NdJ+ ions in different optical centers in fluorite-tipe crystals",J. of Lumin v.77&78, (1998), 371-376.

76. Ю.К.Воронько, В.В.Осико, А.М.Прохоров, И.А.Щербаков «Некоторые вопрасы спектроскопии лазерных кристаллов с ионной структурой» Труды ФИАН, т. 60, (1972), 3-31.

77. И.А.Щербаков, « Исследования процессов релаксации энергии возбуждения в кристаллах и стеклах, актевированных ионами редкоземельных элементов», Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-маиематических наук, Физический институт им. Лебедева, Москва, (1978).

78. R.Buisson, J.Q.Lui,J.C.Vial,"Double Exitation of Nd3+ pairs in LaF3 by two step and double quantum process", J.Physique, v.45, (1984), 1533.

79. А.А.Каминский, Б.М.Антипенко, «Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров», Москва, «Наука»(1989), 270.

80. 'Modern problems in condensed matter sciencees', ed. A.A. Kaplyanskii, R.M.Macfarlane, North-Holland Physics Publishing, v.21,(1987)

81. W.H.Hesselink, D.A.Wiersma, Phys.Rev.Lett. 43, (1979), 1991.

82. H. de Vires, D.A.Wiersma, «Numerical simulations of accumulated stimulated photon echoes», J.Chem.Phys. vol.80, (1984), 657-666.

83. M.H.Overwijk, C.D.De Kok, J.I.Dijkhuis, H.W. De Wijn «Accumulared Photon Echo in Cr3+-Doped Crystals», Journal of Luminescence vol.45, (1990), 440-441.

84. .M.H.Overwijk, P.J.Rump, J.I.Dijkhuis, H.W. De Wijn «Accumulared Photon Echo inruby and alexandrite», Physical Rewview B, vol.44,N 9, (1991), 4157-4164.

85. Э.А.Маныкин, В.В.Самарцев «Оптическая Эхо-спектроскопия», Наука , (1984), 272.

86. K.W.Ver Steeg, A.Ya.Karasik, R.J.Reeves, T.T.Basiev, R.C.Powell, «Accumulated photon echo in neodymium-doped disordered yttrium fluoride crustals», Phys.Rev.B 51, (1995), 6085.

87. Baldassare DiBartolo, «Optical Interactions in Solids», John Wiley & Sons, New York, 6th edition, (1986).

88. Т.Т.Басиев, А.Ю.Дергачев, Е.О.Кирпиченкова, Ю.В.Орловский В.В.Осико, «Прямое измерение скорости безызлучательной релаксации и спектры люминесценции с уровней ионов Nd3+B лазерных кристаллах LaF3, SrF2 и YA103», Квантовая электроника, т. 14, N10, (1987), 2021-2023.

89. A.Ya.Karasik, T.T.Basiev, A.A.Volkov, et.al, pl2-75 (1996); Conference Handbook ICL'96. Prague, (1996), 12-73.

90. «Рассеяние света». Под ред. М.Кордоны, Москва, «Мир», (1979).