Файл: Ядернофизические методы анализа и контроля технологических процессов [сборник статей]..pdf

у-лучами, представляют собой электроны и дырки, локализован­ ные на собственных или примесных дефектах решетки. Центрами окрасок в активном элементе рубинового лазера являются Сг2+ и Сг4+. Изменение в концентрации активатора с участием центров окрасок в рубине может значительно влиять на модовую структу­ ру излучения рубинового лазера [1—3].

В настоящей статье исследуется влияние центров окрасок на модовую структуру рубинового лазера в зависимости от дозы у-лучей.

Эксперимент проводился на лазерной установке, работающей в свободном режиме. Активным элементом лазера служил светлорозовый рубин длиной 75 и диаметром 7,5 мм с концентрацией хрома 0,05%. Активный элемент и лампа-вспышка источника на­ качки ИФП-5000 располагались в фокусах эллиптического отра­ жателя. В ходе эксперимента образец охлаждался проточной во­ дой. Центры окрасок в рубине создавались у-лучами мощностью 100 р/сек в пределах доз 102— 108 р. Излучательная способность лазера восстанавливалась мощным видимым излучением лампывспышки и термоотжигом; модовая структура исследовалась фо­ тоэлектрическим и сверхскоростным (СФР) методами [4]. Спектр поглощения исследуемого образца в зависимости от дозы у-лучей был зарегистрирован в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Резонаторами служили плоские диэлектрические зеркала с отражением 70 и 100%.

При у-облучении активный элемент рубинового лазера окра­ шивался и цвет его с увеличением дозы облучения становился темнее. До облучения рубин в области спектра 400—750 нм имеет две полосы поглощения с максимумами 420 и 550 мл. После у-облу- чения дозой свыше 103 р (рис. 1) наряду с двумя полосами погло­ щения (/) появляется новая полоса (5) с максимумом 470 нм, интенсивность которой возрастает с ростом дозы облучения вплоть до 10® р. При дозах облучения от 106 до 109 р спектр поглощения исследуемого лазерного рубина остается почти неизменным, что

разуется и при облучении мощным ультрафиолетовым светом' лампы-вспышки. По мнению авторов работ [1, 5—7] полоса погло­ щения рубина с максимумом на длине волны 470 нм обусловлена электронно-дырочными процессами, в результате которых актива­ тор Сг3+ изменяет валентность, образуя центры окрасок Сг2+ иС г4+.

Рассмотрим влияние центров окрасок, наличие которых мы уста­ новили экспериментально в зависимости от дозы у-лучей, на модо­ вую структуру излучения рубинового лазера. Временная структура рубинового лазера с плоскими зеркалами представляет собой на­ бор хаотически чередующихся пичков различных амплитуд. Пичковая структура излучения лазера регистрировалась ФЭУ-22 и осциллографом ОК-17М. Более отчетливая структура пичков без

111

насыщения достигалась с помощью нейтральных светофильтров. На рис. 2 приведены типичные временные структуры излучения лазера до и после образования центров окраски в активном эле­ менте при энергии накачки 4,3 кдж. Замечено, что у-облучение дозой 103 р почти не изменяет вид временной структуры пичков. Начиная с дозы 104 р увеличивается время разгорания и уменьша­ ется общая длительность генерации, хотя структура излучения лазе­ ра и остается пичковой. По мере увеличения дозы облучения до 107 р или концентрации центров окрасок скважность и амплиту­ да пичков возрастают. При дальнейшем увеличении дозы времен-

ная структура остается почти такой же, как и при 107 р. Время разгорания лазера до и после облучения дозами 0, 104, 105, 106, 107 р составляет 260, 290, 323, 415, 472 мксек соответственно. Дли­ тельность генерации в виде пичков также зависит от дозы облуче­ ния и при дозах 104 р, 105, 10®, 107 р составляет 690, 615, 538, 353, 338 мксек соответственно. Таким образом, возникновение центров окраски в активном элементе сильно влияет на время разгорания и длительность генерации, а временная структура излучения ру­ бинового лазера (пичковой характер) упрощается.

Изменение модовой структуры излучения рубинового лазера в зависимости от дозы у-облучения отчетливо наблюдается в интег­ ральных (во времени) распределениях пучка по сечению и на развертках излучения во времени. Начиная с дозы 104 р и выше заметно уменьшается размер и интенсивность пятна и выявляется некоторая структура излучения. Если до облучения пятно было почти круглым и равномерно интенсивным с диаметром 0,8 см, то при дозе ГО7 р оно стало малозаметным с отдельными максимума­ ми интенсивности, а диаметр уменьшился до 0,6 см.

Типичные СФР-граммы излучения рубинового лазера при раз­ личных дозах облучения, показывающие изменения модовой струк­

112