Анизотропия излучения и поглощения оптических центров в стеклах для волноводных лазеров и усилителей света

Исследована анизотропия поглощающих и излучающих оптических центров для ионов эрбия и тулия в стеклах для рабочих лазерных переходов на длинах волн 1.55 мкм и 1.47 мкм, представляющих наи­больший интерес для современной оптической связи. Проведен комплекс фундаментальных исследова­ний, включающий разработку новых методов исследования поляризованной люминесценции и создание высокочувствительных спектральных установок, обнаружение новых поляризационных эффектов в эр- биевых и тулиевых лазерных стеклах и оптимизацию характеристик лазерных стекол. Разработан метод и создана чувствительная установка для измерения спектров поляризованной люми­несценции эрбия и тулия в стеклах при нерезонансном возбуждении. Впервые обнаружена частичная поляризация люминесценции ионов эрбия и тулия в стеклах для основных лазерных переходов⁴I_13/2® ⁴Ii5/2 (1=1.55 мкм) и^ЪИ₄ ® ³F₄(1=1.47 мкм) при возбуждении линейно поляризованным лазерным светом. Форма спектра поляризованной люминесценции зависит от длины волны возбуждающего света и состава матрицы стекла. Степень поляризации зависит как от спектрального диапазона возбуждения, так и от спектрального диапазона регистрации. Для эрбиевых стекол степень поляризованной люминесценции достигает максимального значения ~1%, для тулиевых ~10%. Все наблюдавшиеся эффекты объяснены на основе модели, согласно которой при оптическом переходе между парой штарковских подуровней ани­зотропия поглощения и излучения света соответствует для ионов эрбия модели эллипсоидального ос­циллятора, а для ионов тулия - модели линейного осциллятора. Поляризованная люминесценция иссле­дована для ионов эрбия в силикатных и фосфатных стеклах, для ионов тулия - в сурьмяно-силикатных, германатных и теллуритных стеклах. На основе концентрационных зависимостей степени поляризован­ной люминесценции рассчитаны скорости миграции возбуждений и фундаментальные микропараметры лазерных стекол - радиусы Ферстера для миграции и ап-конверсионного нелинейного тушения. Разработан метод и создана установка для прямого измерения спектров усиления/потерь в лазерных вы­сококонцентрированных итгербий/эрбиевых стеклах. Метод позволяет проводить измерение усиления в широких пределах уровня накачки (1-70%), а также определять населенность метастабильного уровня ⁴I_13/2дляразличных мощностей возбуждающего лазерного излучения. При помощи разработанного мето­да исследовано влияние состава матрицы стекла и концентрации иттербия и эрбия на спектры усиле­ния/потерь. Полученные данные позволили определить предельные концентрации ионов эрбия и иттер­бия в лазерном стекле, а также оптимизировать их соотношения для наиболее эффективной работы мик­ролазеров и планарных оптических усилителей света.