is unity, are found. The conditions are analyzed for optimizing the pumping of laser
generation levels for laser system, constructed on the base of amorphous quartz,
doped with
Er
3+
ions. It is shown that fiber-optic laser with
Er
3+
ions can be used
for implementation of photons-to-scalar bosons conversion. The example of possible
experimental scheme for observation of photon–paraphoton conversion is given.
Keywords
:
amorphous quartz, erbium, absorption spectra, paraphotons, dispersion
relations, luminescence, polaritons, resonance, laser.
Введение.
В материальной среде в результате взаимодействия
электромагнитной волны с осцилляциями заряженных частиц матери-
альной среды возникает гибридная (электромагнитно-механическая)
волна, получившая название поляритонной. Квазичастицы, соответ-
ствующие поляритонным волнам, называются поляритонами. При
изучении поляритонных волн решается задача установления законов
дисперсии или так называемых поляритонных кривых. Закон дис-
персии поляритонных волн задается в виде зависимости волнового
вектора
k
от частоты
ω
(
k
)
или обратной зависимости
k
(
ω
)
. Опреде-
лению закона дисперсии поляритонов в различных средах посвящено
большое число работ, например [1–3]. К настоящему времени из-
вестно существование поляритонов различной природы: решеточных
поляритонов, соответствующих фотон-фононным осцилляциям; экси-
тонных поляритонов, обусловленных взаимодействием электромаг-
нитных волн с механическими экситонными состояниями; примесных
поляритонов, связанных с взаимодействием электромагнитных волн с
заряженными примесными центрами, которые помещены в однород-
ную оптическую среду.
Исследование характеристик поляритонных кривых в материаль-
ных средах при различных частотах
ω
представляет как теоретиче-
ский, так и прикладной интерес, поскольку позволяет получить ин-
формацию о скорости распространения электромагнитного сигнала
в материальной среде, сведения о показателе преломления и коэф-
фициентах отражения электромагнитного излучения вблизи границы
раздела различных материальных сред.
Исследования свойств примесных центров эрбия Er
3+
в аморфном
кварце проводились во многих работах [4, 5]. Это обусловлено необ-
ходимостью оптимизации режимов лазеров, основанных на использо-
вании активных сред, которые содержат ионы эрбия. Особый интерес
представляет излучение этих ионов при длине волны 1530 нм, соот-
ветствующей максимуму пропускания волоконных линий связи [6, 7].
Большое внимание также уделялось изучению возможности генерации
в видимой области в диапазоне значений 510. . . 550 нм с применением
активных сред, содержащих ионы эрбия.
При возбуждении коротковолновым электромагнитным излучени-
ем ионы эрбия, введенные в аморфный кварц, обнаруживают интен-
сивную люминесценцию, соответствующую резонансным переходам
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2014. № 2
91
