СПЕКТРЫ И КИНЕТИКА ИЗЛУЧЕНИЯ YAG:0.5%Er³⁺ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ЛАЗЕРНО-ТЕРМИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Экспериментально исследована зависимость спектров в области 200-1700 нм и кинетики интегрального излучения монокристалла YAG:0.5%Er³⁺ от плотности энергии возбуждения (W) однократными импульсами СО₂-лазера с l_ex = 10.6 мкм и длительностью на полувысоте ~100 нс. Спектры качественно изменяются при превышении порога возникновения лазерной плазмы W_t вблизи поверхности монокристаллов. При W<W_t спектры излучения YAG:0.5%Er³⁺ представляют собой пики селективного излучения (СИ) мультиплетов ионов Er³⁺ на пьедестале сплошного спектра. При W> W_t происходит ионизация воздуха у поверхности кристалла и появляются новые пики излучения и дополнительный пьедестал, соответствующие спектрам излучения лазерно-индуцированной воздушной плазмы, интенсивность которых на порядки выше пиков СИ. Форма осциллограмм интегрального излучения в области 600-1700 нм при изменении W на порядок характеризуется длительностью фронтов импульсов излучения τ_f = 1.0-1.6 мкс и временем затухания τ_d » 2.5 мкс. Кинетика интенсивности интегрального излучения объяснена расчетами температуры монокристалла и населенности энергетических уровней ионов Er³⁺ при конверсии тепловой энергии в СИ при нестационарном переносе энергии внутренним излучением и теплопроводностью.

лазерно-термическая спектроскопия, СО₂-лазер, кинетика селективного излучения монокристаллов YAG:Er³⁺, laser thermal spectroscopy, СО₂ laser, kinetics of selective emission of single-crystal YAG:Er³⁺

1. V. V. Golovlev, C. H. Winston Chen, W. R. Garrett. Appl. Phys. Lett., 69, N 2 (1996) 280-282

2. A. Licciulli, D. Diso, G. Torsello, S. Tundo, A. Maffezzoli, L. Lomascolo, M. Mazzer. Semicond. Sci. Technol., 18, S174 (2003)

3. N. Nakagawa, H. Ohtsubo, Y. Waku, H. Yugami. J. Eur. Ceramic Soc., 25 (2005) 1285-1291

4. M. F. Rose, P. Adair, K. Schroeder. J. Propuls. Power, 12 (1996) 83-88

5. В. И. Алферов, В. М. Марченко. ТВТ, 50, № 4 (2012) 550-554

6. M. C. Mesa, P. B. Oliete, R. I. Merino, V. M. Orera. J. Eur. Ceram. Soc., 33 (2013) 2587-2596

7. D. Sola, P. B. Oliete, J. I. Peña. Opt. Express, 24, N 10 (2016) A823-A831. G.E.

8. G. E. Guazzoni. Appl. Spectrosc., 26, N 3 (1972) 60-65

9. W. J. Tobler, W. Durisch. Appl. Energy, 85 (2008) 483-493

10. V. M. Marchenko, M. G. Voitik, V. A. Yuryev. Laser Phys., 18 (2008) 756

11. В. М. Марченко, Л. Д. Исхакова, М. И. Студеникин. Квант. электрон., 43, № 9 (2013) 859-864

12. V. M. Marchenko, Yu. A. Shakir. 16th Int. Conf. “Laser Optics-2014” Summaries CD-ROM, St. Petersburg, Russia (2014) Kinetics of Er3+ Emission under Laser-thermal Excitation of Er2O3. R2. High Power Laser Systems and Facilities/0078

13. В. М. Марченко, Ю. А. Шакир. Успехи прикл. физики, 2, № 4 (2014) 335-340

14. М. Н. Оцисик. Сложный теплообмен, Москва, Мир (1976)

15. D. K. Sardar, C. C. Russell, J. B. Gruber, T. H. Allik. J. Appl. Phys., 97 (2005) 123501

16. G. Boulon, Y. Guyot, H. Canibano, S. Hraiech, A. Yoshikawa. J. Opt. Soc. Am. B, 25, N 5 (2008) 2884-2896

17. R. J. Nordstrom. Appl. Spectrosc., 49, N 10 (1995) 1490-1499

18. V. Sturm, R. Noll. Appl. Opt., 42, N 30 (2003) 6221-6225

19. L. J. Radziemski, D. A. Cremers, M. Bostian, R. C. Chinni, C. Navarro-Northrup. Appl. Spectrosc., 61, N 11 (2007) 1141-1146

20. J. Zhixian, T. Jiana, Y. Chenguanga, L. Qianga, Z. Duluoa, C. Zuhaia. Proc. SPIE, 7276 (2009) 72760E

21. O. Savchyn, R. M. Todi, K. R. Coffey, P. G. Kik. Appl. Phys. Lett., 94 (2009) 241115