Новые возможности Cr3+ как активатора рабочих сред твердотельных лазеров

Проанализирована связь времени жизни возбужденного состояния хрома и соотношения интенсивностей люминесценции в каналах ⁴T₂ – ⁴A₂ и ²E – ⁴A₂ с эффективностью передачи энергии Cr³⁺ → акцептор. Предложен метод определения энергетического зазора ΔE между уровнями ²E и ⁴T₂ Cr³⁺ по температурной зависимости эффективности безызлучательного переноса Cr³⁺ → акцептор. Для кристаллов гадолиний-галлиевого граната (GGG) с хромом и с хромом и неодимом двумя независимыми способами определены значения ΔE, а также вероятности внутрицентровой релаксации Cr³⁺ → u характерные параметры переноса энергии Cr³⁺ – Nd³⁺. Отмечено, что ΔE Cr³⁺ в кристаллах гадолиний – скандий – галлиевого и лантан – лютеций – галлиевого гранатов сравнимы c kT при температуре жидкого гелия. Показано, что высокая эффективность безызлучательного переноса Cr³⁺ → Nd³⁺ в кристаллах GGG и GdScGaG с хромом и неодимом при комнатной температуре связана с относительно малой величиной ΔE. Указано на существование ряда кристаллов со структурой граната, отличающихся малым значением ΔE, потенциально пригодных для создания лазеров на электронно-колебательном переходе ⁴T₂ – ⁴A₂ Cr³⁺ с плавной перестройкой частоты генерации в широком спектральном диапазоне.