Spalvų centro lazeriai užpildo laisvą vietą | NPP Azijos medžiagos

Spalvų centro lazeriai užpildo laisvą vietą | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Spalvų centro lazeriai yra patrauklus derinamas lazerių šaltinis dėl savo labai plataus emisijos spektro. Tačiau paprastai jų veikimas apsiriboja artimojo infraraudonųjų spindulių bangos ilgiu ir norint išvengti žalos, dažnai reikia aušinimo. Reikšmingą žingsnį kambario temperatūros spalvų centro lazerių matomoje vietoje dabar žengė Japonijos Kobės universiteto chemikai 1, kurie demonstruoja lazerio spinduliavimą iš MgO mikrokristalų.

Spalvų centrai yra kristalų defektai, kai dėl laisvos vietos susidarymo elektronai įstrigę defekte. Elektronai sugeria plataus diapazono bangų ilgio šviesą, nes jie sužadinami į aukštesnės energijos būsenas, dažnai sukeldami spalvingus kristalus. Platus šių elektronų absorbcijos ir emisijos spektras leidžia juos naudoti kaip kristalus derinamuose lazerio šaltiniuose.

Kad spalvų centro lazeriai būtų nukreipti į matomų bangų ilgį, oksidai yra laikomi pasirinkta medžiaga. Ten spalvų centrams būdingas daug gilesnis potencialo šulinys ir jie yra termiškai stabilesni, tai rodo trumpesnius veikimo bangos ilgius ir aukštesnes veikimo temperatūras. Tačiau problema yra sudėtinga pagaminti tinkamus oksido kristalus, turinčius didelį tankį spalvų centrų.

Spalvotas MgO auginamas stebėtinai paprastu metodu, pagrįstu magnio ir SiO reakcija. Maži SiO kristalai reaguoja su Mg, susidaro sublimatai, kuriuos sudaro spalvotas MgO, taip pat Si atliekos. Sublimuoti kristalai matomoje šviesoje atrodo pilki, tačiau UV spinduliuose ryškiai išsiskleidžia mėlyna-žalia spalva, priskiriama spalvų centrams (1 pav.).

Image

1 pav. Nuotraukoje pavaizduoti MgO kristalai, turintys spalvų centrus. Matomoje šviesoje neišsiskleidžia. Tačiau UV spinduliuotės metu elektronai, esantys spalvų centruose, sužadinami į aukštesnes būsenas ir skleidžia melsvai žalią šviesą.

Kambario temperatūros nustatymas lengvai pasiekiamas optiniu siurbimu, kuris skiriasi nuo bandymų sintetinti spalvotą MgO, kai įprastiniais termocheminiais metodais nepavyktų sukurti stabilių spalvų centrų.

Būsimų tyrimų metu bus siekiama šį požiūrį pritaikyti kitiems oksidams. Kadangi emisijos bangos ilgis labai priklauso nuo pagrindinio kristalo, spektras galėtų būti žymiai išplėstas. „Taikydami šią strategiją kitiems svarbiems oksidams, mes iš principo galėtume sukurti spalvų centro lazerius, apimančius spektrinį diapazoną nuo UV iki artimojo infraraudonųjų spindulių“, - sako projektui vadovavusi Takashi Uchino. Todėl dėl tolesnių šios srities pokyčių matomoje erdvėje gali atsirasti daugybė naujų derinamųjų lazerių.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.