Спектроскопия и индуцированное излучение оксидных кристаллов с разупорядоченной структурой, активированных ионами Nd3+ и Tm3+ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ИМ. А.М.ПРОХОРОВА

На правах рукописи

УДК 621.373.826.

ПОПОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

СПЕКТРОСКОПИЯ И ИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ОКСИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ С

РАЗУПОРЯДОЧЕННОЙ СТРУКТУРОЙ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ М3+ И Тш3+

(01.04.21 - лазерная физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

профессор Юрий Козьмич Воронько

Официальные оппоненты: доктор физико-магематических наук

профессор Валерий Алексеевич Смирнов (ИОФАН)

доктор физико-математических наук Юрий Петрович Тимофеев (ФИАН)

Ведущая организация: ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха

Защита диссертации состоится «26» июня 2006 г. в 15 час на заседании диссертационного совета Д.002.063.02 при Институте общей физики им. А.М.Прохорова РАН по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, ул. Вавилова, 38, корпус 3, конференц. зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей физики им. A.M. Прохорова РАН

Автореферат разослан « 3 » мая 2006 г. Ученый секретарь

Диссертационного совета Д.002.063.02 / В.П.Макаров

(тел. (495) 132-83-94)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время в лазерной физике все большее внимание привлекают активированные редкоземельными (ТЯ3+) ионами кристаллы с разупорядоченной структурой, оптические спектры которых представляют собой неоднородно уширенные полосы поглощения и люминесценции, что при использовании лазерной диодной накачки дает ряд преимуществ перед кристаллами с регулярной кристаллической решеткой и лазерными стеклами. К преимуществам относятся:

1. Лучшее согласование спектров излучения диодных источников накачки и поглощения активаторных ТЯ3" иснов, большая устойчивость к, вызываемому внешним вoздeйcтвиeVl, уходу длины волны накачки по сравнению с кристаллами, имеющими регулярную структуру.

2. В кристаллах с разупорядоченной структурой реализуется возможность перестройки длины волны лазерной генерации в пределах контура неоднородно уширенной линии люминесценции; при этом диапазон перестройки длины волны может достигать нескольких десятков нанометров. Наличие широких полос люминесценции также делает возможным получение ультракоротких импульсов генерации в режиме синхронизации мод.

3. По теплофизическим и механическим характеристикам разупорядоченные кристаллы превосходят промышленные лазерные стекла, которые также обладают широкими неоднородно уширенными спектрами поглощения и люминесценции активаторных ТЯ3+ ионов.

ИК. И\ЦИОНАЛЬН\Я БИБЛИОТЕКА С.-Пекриург ОЭ 2<Ч>£»кт Ч&Ч

В работе были исследованы кристаллы, активированные ионами Ш3+ и Тт3+, которые традиционно привлекают пристальное внимание исследователей. Ионы характеризуются удобной схемой электронных уровней, позволяющей осуществлять четырехуровневый режим работы лазера и получать генерацию в ближней ИК-обласчи спектра. Ионы Тт3+ обладают схемой электронных уровней, позволяющей реализовать квазичетырехуровневую схему лазерной генерации и получать индуцированное излучение в спектральной области 1,8'5-2.0 мкм. Кроме того, для накачки лазеров на основе ионов Ш3+ и Тт3+ возможно применение доступных лазерных диодов на основе полупроводниковых структур АЮаАв, излучение которых лежит в диапазоне 795-810 нм и попадает в спектральные полосы поглощения этих ионов.

Кроме того, для ионов Тт3+ характерно существование процессов кросс-релаксации, посредством которых заселение верхнего лазерного уровня Зр4 происходит с квантовой эффективностью большей единицы, что положительно сказывается на эффективности лазерной генерации.

Целью диссертационной работы являлся поиск активных сред для лазеров ИК-диапазона (в области 1.0-2.0 мкм) с высокими спектроскопическими параметрами в классе оксидных кристаллов с разупорядоченной структурой.

Для достижения поставленной цели ставились и решались следующие задачи.

1. Исследование спектроскопических свойств кристаллов: спектров поглощения и люминесценции ионов Ш3+ в кристаллах стабилизированного диоксида циркония ^Юг-УгОз-ШгОз) и ионов Тт3+ в кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната

(КНГГ) и натрий-гадолиниевого вольфрамата (Ъ1аОс!(\\Ю4)2), расчет сечений электронных переходов и измерение времени жизни возбужденных состояний ионов Ш3+ и Тт3+.

2. Исследование спектроскопических характеристик оптических центров ионов Ш3+, излучение которых представляет собой неоднородно уширенные спектральные линии, в кристаллах с разупорядоченной структурой УзОз-КсЬОз.

3. Исследование заселения электронных уровней 3Нб, Зр4 и 3Н4 ионов Тш3+ в кристалле КНГГ при лазерной диодной накачке.

4. Исследование генерационных свойств кристаллов 2гСЬ-У20з-Ш20з, КНГГ:Тт3+ и МаСа^04)2:Тт3+ при лазерной диодной накачке.

Научная новизна результатов заключается в следующем:

- в кристаллах 2Ю2-12мол%У2С)з-0.3мол%Ш2С>з экспериментально показано наличие трех основных групп оптических центров ионов отличающихся локальной структурой кристаллического окружения;

- измерены спектроскопические параметры ионов Тт3* в кристаллах КНГГ и двойного вольфрамата натрия-гадолиния;

- проведен анализ заселенностей уровней 3Н6, Зр4,3Н4 ионов Тт3+ в кристаллах КНГГ при лазерной диодной накачке на уровень

3Н4;

- получена лазерная генерация при лазерной диодной накачке в импульсном режиме на кристаллах КОШ:Тш3+ и КНГГ:Тт3+.

Практическая значимость полученных результатов

Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании непрерывно перестраиваемых по частоте твердотельных лазеров с полупроводниковой лазерной накачкой и ультракороткими импульсами генерации, работающих в ближнем

ИК спектральном диапазоне (1.06 мкм и 1.9-2.0 мкм). Лазеры, работающие в спектральной области 1.9-2.0 мкм, могут быть использованы в качестве источников излучения при создании лидаров.

Публикации и апробация работы

По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ. Из них 5 - статьи, опубликованные в российских научных журналах «Неорганические материалы», «Оптика и Спектроскопия», «Оптический журнал», «Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского» и Докладах Шестой Международной Конференции «Прикладная Оптика - 2004» (Санкт-Петербург). Остальные 4 работы - тезисы, опубликованные в сборниках трудов российских и международных конференций.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях:

1) Межрегиональная научная школа «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, Россия, 2004 и 2005 г);

2) XXII Научные чтения имени академика Н.В.Белова (Нижний Новгород, Россия, 2003 г);

3) Международная конференция «XII-th Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by rare earth and transition metal ions» (Екатеринбург, Россия, 2004);

4) Международная конференция «Прикладная Оптика -2004» (Санкт-Петербург, Россия, 2004 г).

Личный вклад автора заключается в проведении экспериментов, обработке экспериментальных данных, интерпретации результатов и формулировке выводов работы.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем диссертации - 110 страниц, включая 33 рисунка, 10 таблиц и библиографию, содержащую 104 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи диссертации, научная новизна и практическая значимость работы, излагается структура диссертации.

Первая глава представляет собой обзор литературных источников. В ней приведены сведения о физических свойствах, особенностях кристаллической структуры, спектроскопических и генерационных свойствах кристаллов стабилизированною диоксида циркония (первый параграф), кальций-ниобий-галлиевого граната (второй параграф), двойных вольфраматов и молибдатов со структурой шеелита (третий параграф). Подробно рассмотрены преимущества выбранных материалов для применений в качестве активных элементов лазеров с диодной накачкой, обоснована актуальность выбора этих кристаллических сред для спектральных и генерационных исследований.

Во второй главе в первом параграфе приведены описания установок, на которых проводилась работа по исследованию спектрально-люминесцентных и генерационных свойств кристаллов, активированных ионами Ш3+ и Тш3+; там же приведены основные технические характеристики применявшихся приборов. Во втором параграфе обосновывается целесообразность применения методик измерений и расчетов спектральных характеристик, которые проводились в настоящей работе.

В третьей главе приведены результаты исследований

кристаллов стабилизированного диоксида циркония, активированных ионами Ш3+. В первом параграфе обозначена цель исследования, обоснован выбор методик экспериментов. Во втором параграфе приведены результаты анализа спектров поглощения на уровни 2Н9/2+4Р5/2, куда осуществляется накачка лазерными диодами, и поглощения на уровень 4Р3/2 при температуре Т=300К и 77К. Там же приводятся спектры люминесценции на переходах 4Р3/2-419/2, 41ц/2, 1 з/2 и кинетика затухания люминесценции уровня 4Р3/2, которая при содержании О.Змол%Ш2Оз не является моноэкспоненциальной. Обосновывается выбор электронного перехода 4Рз/2-%/2 для исследования локальной структуры оптических центров ионов Кс13+ в кристаллах стабилизированного диоксида циркония методом селективной спектроскопии. Сами результаты этого исследования приводятся в параграфе 3.

Пункт 1 параграфа 3 содержит анализ спектров люминесценции, зарегистрированных при селективном возбуждении в различные участки спектрального контура поглощения на уровень 4Р3/2 при Т=77К. Высказано предположение, что образование спектров люминесценции в основном определяется тремя типами спектров, за образование которых ответственны три группы оптических центров ионов Ш3+. В пункте 2 параграфа 3 приведены подробные исследования кинетик затухания люминесценции уровня 4Рз/2 ионов Ш3+ в

г

кристалле гг02-12мол%у20з-0.3мол%кс120з, зарегистрированных при таких спектральных положениях линий возбуждения и регистрации, при которых вклад в интенсивность люминесценции дает преимущественно один конкретный тип оптического центра. Тем самым подтверждается наличие трех групп оптических центров ионов Ш3+, различающихся также и временем жизни

возбужденного состояния 4Рз/2. В пункте 3 приводятся результаты анализа спектров люминесценции, зарегистрированных при Т=77К при селективном возбуждении непосредственно в линии спектров люминесценции и временной селекции. Эти исследования подтверждают предположение о наличии трех групп оптических центров.

В параграфе 4 главы 3 результаты проведенных экспериментов на кристалле состава 2г02-12мол%у20з-0,Змол%Кс120з обсуждаются в рамках предположения о существовании трех основных структурных дефектов, благодаря которым образуются три группы оптических центров ионов ^!с13+:

1. Ион стабилизатора У3+ (активатора Кс13+) находится в кристаллическом поле, создаваемом 8-ю ионами кислорода в ближайшей координационной сфере (ион У3+ (Ш3+) в центре восьмивершинника). При этом различаются две основных локальных конфигурации вблизи ионов У3+ (Ш3+): 1) отсутствие вакансий кислорода и во 2-й координационной сфере, 2) наличие вакансии кислорода во 2-й координационной сфере.

2. Ион стабилизатора У3+ (активатора К'с!3') находится в центре кислородного семивершинника, т.е. имеет кислородную

I вакансию в 1 -й координационной сфере.

В результате генерационного эксперимента с лазерной диодной накачкой на исследованном кристалле состава 7г02-12мол%У2Оз-О.Змол%Ш2Оз установлено, что сканирование длины волны накачки по контуру полосы спектра поглощения уровней 2Н9/2+4Р5/2 ионов №3+ приводит к сдвигу длины волны генерации на переходе 4Рз/2-41ц/2, связанному с возбуждением в различной степени разных оптических центров. Результаты этой части работы приведены в последнем, пятом параграфе главы 3.

Четвертая_глава посвящена исследованию

спектроскопических свойств кристаллов КНГГ, активированных ионами Тш3+. Первый параграф содержит информацию о параметрах образцов кристаллов, а также концентрациях активатора, ионов Тт3+ (всего использовалось четыре образца). Второй параграф посвящен исследованию динамики населенностей уровней 3Н4, 3Р4, 3Нб ионов Тт3+ в кристаллах КНГГ. Приводится система кинетических уравнений, записанная с учетом процессов кросс-релаксации 3Н4-3Р4, 3Нб~3Р4, внутрицентровых распадов возбужденных состояний 3Н4, 3Р4, 3Н6 и скорости накачки на уровень 3Н4. Параметры, характеризующие процессы преобразования энергии накачки в лазерное излучение были определены экспериментально: рассчитано сечение перехода 3Нб-3Н4, определено время жизни возбужденного состояния 3Р4, оценены вероятности спонтанных переходов 3Н4-3Н6, 3Н4-(3Н5+3Р4). В результате решения системы кинетических уравнений установлено, что населенности уровней 3Н4, 3Нб, 3Р4 существенно зависят от эффективности процесса кросс-релаксации и скорости накачки на уровень 3Н4.

В третьем параграфе приведены спектры поглощения и люминесценции на переходе 3Нб-3Р4 ионов Тш3+ в кристалле КНГГ; приведены зависимости сечения усиления от длины волны в спектральном диапазоне 1.8-2.1 мкм. Показан диапазон длин волн лазерной генерации, реализованной на кристалле КНГГ: 7.6 ат% Тт3+ при диодной накачке. Установлено хорошее согласие результатов расчета с результатами генерационного эксперимента.

В четвертом параграфе приведены основные результаты проведенных спектроскопических исследований на кристаллах КНГГ:Тт3+.

В пятой главе приведены результаты спектроскопических и генерационных исследований кристаллов натрий-гадолиниевого вольфрамата NaGd(WC>4)2:Tm3+. Первый параграф содержит вводную информацию об использовавшихся в спектроскопических измерениях образцах, концентрациях ионов Тш3+. Во втором параграфе приведены спектры поглощения на переходах 3Нб-3Н4 и 3H6-3F4 и спектры люминесценции на лазерном переходе 3F4~3H6. ' Поскольку исследуемые кристаллы являются анизотропными,

регистрация оптических спектров происходила в двух различных поляризациях. Спектры поглощения и люминесценции, зарегистрированные на одном и том же электронном переходе, но в двух разных поляризациях, существенно различаются Установлено, что максимальное пиковое сечение люминесцешши составило (при Я.=1.8 мкм):

в поляризации Е || с - 1.2*10"20 см2, в поляризации Е-^-с - 1.9* 1 (Г20 см2; где с - ось четвертого порядка кристалла NaGd(W04)2.

В третьем параграфе приведены кривые затухания люминесценции с электронных уровней 3Н4 и 3F4 в образцах с различной концентрацией активатора. Оцененные времена жизни I возбужденных состояний 3Н4 и 3F4 составили соответственно 180

мкс и 1.44 мс. В четвертом параграфе приведены результаты расчета сечения усиления лазерного перехода 3F4-3H6. Полуширина спектра усиления при значении относительной инверсной населенности 0.3 при разных поляризациях составляет 70—100 нм.

В пятом параграфе приведены результаты генерационных экспериментов на переходе 3F4-3H6 при лазерной диодной накачке кристаллов NGW:5.2 ат% Тт3+ длиной 3 мм. Лазерная генерация получена в импульсном режиме. Дифференциальный КПД

составил 16% при использовании в качестве выходного зеркала с пропусканием 3.3% на длине волны генерации. Изменением параметров резонатора (изменением коэффициента пропускания выходного зеркала) получена перестройка длины волны в спектральном диапазоне 1.90-1.95 мкм.

В шестом параграфе приводятся сравнительные спектроскопические характеристики кристаллов Кв\¥,

активированных ионами Тт3+, обсуждаются преимущества исследованных кристаллов по сравнению с кристаллами,

имеющими упорядоченную структуру.

В заключении сформулированы основные выводы работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В настоящей работе проведен поиск активных сред для твердотельных лазеров, работающих в спектральных диапазонах 1.06 мкм и 1.9-2.0 мкм. Для этого были исследованы спектроскопические свойства кристаллов с разупорядоченной структурой: кристаллов стабилизированного диоксида циркония (фианитов), активированных ионами Ш3+, кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната и двойного натрий-гадолиниевого вольфрамата, активированных ионами Тш3+.

В итоге проведенной работы получены следующие основные результаты:

1. Впервые в кристаллах кубического стабилизированного диоксида циркония методами селективной спектроскопии обнаружено наличие трех групп оптических центров ионов Ш3+, отличающихся распределением кислородных вакансий в их кристаллическом окружении. Генерационные эксперименты с диодной накачкой, впервые проведенные на исследованном кристалле, показали, что сканирование длины

и

волны накачки по контуру полосы спектра поглощения ионов Ш3+ приводит к сдвигу длины волны генерации в спектральной области 1.06 мкм, связанному с возбуждением разных групп оптических центров.

2. Исследованы спектроскопические свойства ионов Тт3+ в кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната: впервые измерено время жизни возбужденного состояния 3Рд, рассчитаны сечения поглощения, люминесценции и усиления лазерного перехода 3р4~3Н6. Установлено, что наличие интенсивной слабо структурированной полосы спектра поглощения на уровень 3Н4 делает эффективной и стабильной накачку лазерными диодами активных элементов из этих кристаллов. Широкая полоса люминесценции в спектральной области 1.95-2.02 мкм делает возможной плавную перестройку длины волны генерации в этом спектральном диапазоне.

3. В кристаллах КНГГ исследована динамика заселения электронных уровней ионов Тт3+ при лазерной диодной накачке на уровень 3Н4. Установлено, что населенность уровней в наибольшей степени зависит от скорости накачки на уровень 3Н4 и эффективности процесса кросс-релаксации 3Н4-3р4, 3Нб-3р4- Получено хорошее согласие результатов расчета с результатами эксперимента по получению генерации на кристаллах КНГГ:Тт в спектральной области 2.0 мкм при лазерной диодной накачке.

4. Впервые исследованы спектроскопические и генерационные свойства ионов Тш3+ в кристаллах натрий-гадолиниевого вольфрамата: измерены времена жизни возбужденных состояний, рассчитаны сечения поглощения переходов 3Нб-3Н4 и 3Нб-3р4, сечения люминесценции и усиления лазерного

перехода 3р4~3Нб, при лазерной диодной накачке получена генерация в импульсном режиме с КПД 16% по поглощенной мощности; изменением параметров резонатора получена дискретная перестройка длины волны лазерного излучения в спектральном диапазоне 1.90-1.95 мкм. Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Ф.А.Болыциков, А.В.Попов, П.А.Рябочкина, С.П.Ушаков. Модель активной среды на основе кристаллов КНГГ-Тт3+ в условиях полупроводниковой накачки // Вестник Нижегородского университета им. Н.ИЛобачевского. Нижний Новгород. 2004. Серия: Физика твердого тела. Выпуск 1 (7). С. 153-160.

2. Yu.K.Voron'ko, E.V.Zharikov, К.А. Subbotin, D.A.Lis, A.V.Popov, A.A.Sobol, S.N.Ushakov. Synthesis and spectroscopy of the sodium-gadolinium tungstates doped with Tm3+ ions // XII Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by rare earth and transition metal ions: Abstracts. Ekaterinburg: Ural State Technical University - UPI, Russia. 2004. P. 118.

3. Ф.А.Болыциков, А.В.Попов, П.А.Рябочкина, С.Н.Ушаков. Моделирование процессов заселения и релаксации энергетических уровней ионов Тт3+ в лазерных кристаллах со структурой граната // Сборник трудов 3-й межрегиональной научной молодежной школы «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение». Саранск. 2004. С. 112.

4. Ю.К.Воронько, Е.В.Жариков, К.А.Субботин, Д.А.Лис, А.В.Попов, А.А.Соболь, С.Н.Ушаков. Синтез и спектроскопические свойства кристаллов NaGd(WC>4)2, активированных ионами Тт3+ // Сборник трудов 3-й межрегиональной научной молодежной школы «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение». Саранск. 2004. С. 113.

5. Ф.А.Болыциков, А.В.Попов, П.А.Рябочкина, С.Н.Ушаков. Моделирование процессов заселения энергетических уровней ионов Тт3+ в лазерных кристаллах YAG: Tm3+ и КНГГ: Тш3+ в условиях стационарной накачки на уровень 3HLt // Доклады Шестой Международной Конференции «Прикладная Ошика - 2004». Санкт-Петербург, Россия. 2004. Т. 4. С. 50-56.

6. Ю.К.Воронько, К.А.Субботин, Д.А.Лис, А.В.Попов, А.А.Соболь, С.Н.Ушаков, Е.В.Жариков. Синтез и спектроскопия кристаллов натрий-гадолиниевого вольфрамата NaGd(W04)2, активированного ионами Тш3+ // Оптика и спектроскопия. 2006, Т. 100. №4 С. 3

7. Ю.К.Воронько, Е.ЕЛомонова, А.В.Попов, А.А.Соболь, С.Н.Ушаков. Спектроскопия и строение активаторных центров Nd3+ в кубических кристаллах стабилизированного диоксида циркония // Неорганические материалы. 2005. Т. 41. № 8. С. 1-5.

8. Ф.А.Болыциков, П.А.Рябочкина, А.В.Попов, С.Н.Ушаков. Моделирование процессов заселения энергетических уровней ионов Тт3+ в лазерных кристаллах иттрий-алюминиевого граната, активированного ионами Тш3+ (ИАГ:Тш3+) и кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Тт3+ (КНГГ:Тт3+) в условиях стационарной накачки на уровень 3Н4 // Оптический журнал. 2006. Т. 73. № 1. С. 61-65.

9. Ф.А.Больщиков, А.В.Попов, П.А.Рябочкина, С.Н.Ушаков. Исследование спектрально-люминесцентных свойств и процессов взаимодействия ионов Тт3+ в кристаллах со структурой граната // Сборник трудов 4-й межрегиональной научной школы «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение». Саранск. 2005. С. 137.

AW6A ¡e&fo

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ, СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ И ГЕНЕРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОКСИДНЫХ РАЗУПОРДДОЧЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ, АКТИВИРОВАННЫХ

РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ИОНАМИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1. Группа кристаллических соединений - фианиты: физические свойства, особенности кристаллической структуры, спектрально-люминесцентные характеристики.

1.2 Кристаллы кальций-ниобий-галлиевого граната (КНГГ): кристаллографические особенности, спектрально-люминесцентные и генерационные свойства.

1.3 Кристаллы натрий-редкоземельных вольфраматов со структурой шеелита: физические свойства и спектральные характеристики.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ.

2.1. Экспериментальные установки для спектральных, кинетических и генерационных исследований; методики проведения экспериментов.

2.2. Методики расчета спектральных характеристик исследуемых кристаллов

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ СВОЙСТВ И СТРОЕНИЯ АКТИВАТОРНЫХ ЦЕНТРОВ Nd3+ В КРИСТАЛЛАХ КУБИЧЕСКОГО СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ.

3.1 Объекты исследования.

3.2. Спектры поглощения и люминесценции ионов Nd в кубическом стабилизированном диоксиде циркония.

3.3. Исследование локальной структуры оптических центров ионов Nd3+ в кристаллах кубического стабилизированного диоксида циркония методом селективной спектроскопии.

3.3.1. Спектры люминесценции при температуре 77К и селективном возбуждении на переходе 4F3/2-4l9/2 ионов Nd3+ в кристалле Zr02-12мол%У20з-О.Змол%Ш2Оз.

3.3.2. Кинетики затухания люминесценции уровня 4F3/2 ионов Nd3+ в кристалле 2гО2-12мол%У2Оз-0.3мол%Ш2Оз при селективном возбуждении и температуре 77К.

3.3.3. Спектры люминесценции при селективном возбуждении и временном разрешении на переходе 4F3/2—419/2 ионов Nd3+ в кристалле Zr02-12мол% Y2O3-О.Змол%Ш2Оз.

3.4. Результаты.

3.5. Лазерная генерация на переходе 4F3/2-4In/2 ионов Nd3+ в кристалле Zr02-12мол%У2О3-0.3мол%Ш2О3 при лазерной диодной накачке.

ГЛАВА 4. СПЕКТРАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ 1САЛЫЩЙ-НИОБИЙ-ГАЛЛИЕВЫХ ГРАНАТОВ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Тш3+.

4.1 Объекты исследования.

4.2 Исследование динамики заселения энергетических уровней ионов Тш3+ в кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната.

4.3 Спектры сечений поглощения, люминесценции, усиления на лазерном переходе 3F4-3H6; получение лазерной генерации на кристалле КНГГ:Тш при лазерной диодной накачке.

4.4. Результаты.

ГЛАВА 5. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ДВОЙНОГО НАТРИЙ-ГАДОЛИНИЕВОГО ВОЛЬФРАМАТА NaGd(W04)2, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Тш3+.

5.1. Объекты исследования.

5.2. Спектрально-люминесцентные свойства ионов Тш3+ в кристаллах двойных вольфраматов NaGd(W04)2.

5.3. Кинетики затухания люминесценции в кристаллах двойных вольфраматов

NaGd(W04)2, активированных ионами Тш

5.4. Спектры усиления на переходе 3F4-H6 в кристаллах NaGd(W04)2:Tm3+.

5.5. Исследование генерационных свойств кристаллов NaGd(WC>4)2:Tm при лазерной диодной накачке.

5.6. Результаты.

В настоящее время в лазерной физике все большее внимание привлекают активированные редкоземельными ионами (TR3+) кристаллы с разупорядоченной структурой, оптические спектры которых представляют собой неоднородно уширенные полосы поглощения и люминесценции, что при использовании лазерной диодной накачки дает ряд преимуществ перед кристаллами с регулярной кристаллической решеткой и лазерными стеклами. К преимуществам относятся.

Во-первых, лучшее согласование спектров излучения диодных источников накачки и поглощения активаторных TR3+ ионов, большая устойчивость к, вызываемому внешним воздействием, уходу длины волны накачки по сравнению с кристаллами, имеющими упорядоченную структуру.

Во-вторых, в разупорядоченных кристаллах лучше реализуется возможность перестройки длины волны лазерной генерации в пределах контура неоднородно уширенной линии люминесценции; при этом диапазон перестройки длины волны может достигать нескольких десятков нанометров. Наличие широких полос люминесценции также делает возможным получение ультракоротких импульсов генерации в режиме синхронизации мод.

В-третьих, по теплофизическим и механическим характеристикам разупо-рядоченные кристаллы превосходят промышленные лазерные стекла, которые также обладают широкими неоднородно уширенными спектрами поглощения и люминесценции активаторных TR3+ ионов.

Одними из наиболее известных среди диэлектрических кристаллов с разупорядоченной структурой являются активированные кристаллы разупорядоченных гранатов: кальций-ниобий-галлиевых (КНГГ), кальций-литий-ниобий-галлиевых (КЛНГТ), кальций-галлий-германиевых (КГГТ) и др.; кристаллы двойных вольфраматов и молибдатов с формулой NaMniMviiiC>4 (Мш - Y, Gd.; Муш - W, Mo), а также кристаллы диоксида гафния и циркония, стабилизированные иттрием (Z1O2-Y2O3, Hf02-Y203) и кристаллы других твердых растворов на основе Zr02 и НЮ2 (например, Zr02-Ca0) и др.

В настоящей работе решалась актуальная на сегодняшний день задача поиска и исследования кристаллических лазерных сред с разупорядоченной структурой, обладающих подходящими спектральными свойствами и характеристиками для создания на основе этих сред эффективных перестраиваемых по частоте твердотельных лазеров с лазерной диодной накачкой и ультракороткой длительностью импульсов генерации.

В работе были исследованы кристаллы, активированные ионами Nd3+ и Тш3+, которые традиционно привлекают пристальное внимание исследователей. л I

На ионах Nd созданы и промышленно выпускаются твердотельные лазеры ближнего инфракрасного диапазона спектра. Ионы Nd характеризуются удобной схемой электронных уровней, позволяющих осуществлять четырехуровневый режим работы лазера и получать генерацию на нескольких электронных переходах (4F3/2-4Ih/2, 4113/2) в ближней ИК-области спектра. Для накачки лазеров на о I основе ионов

NdJT (в спектральном интервале 800-810 нм) разработан и промышленно выпускается широкий набор лазерных диодов на основе полупроводниковых структур AlGaAs.

Ионы Тш3+ обладают схемой электронных уровней позволяющей реализовать трехуровневую схему лазерной генерации. Эти ионы традиционно используются для получения индуцированного излучения в спектральной области 1.852.0 мкм на электронном переходе 3F4-3H6. Кроме того, накачка тулиевых лазеров возможна лазерными диодами на основе структур AlGaAs, поскольку полоса поглощения иона Тш3+ находится в спектральной области 795-805 нм, и излучение диодов попадает в эту полосу.

Помимо сказанного, для ионов Тш3+ характерно существование процессов кросс-релаксации, посредством которых заселение верхнего лазерного уровня 3F4 происходит с квантовой эффективностью близкой к двум, что положительно сказывается на эффективности лазерной генерации.

На основе вышесказанного следует, что исследования спектроскопических

5 I <5 I и генерационных свойств ионов Nd и Тш в различных разупорядоченных кристаллах являются важным направлением для создания новых лазерных материалов.

Для исследований были выбраны три группы оксидных разупорядоченных кристаллов, структура которых существенно отличается друг от друга: кубический стабилизированный диоксид циркония ^гОг-УгОз-ШгОз), кальций-ниобий-галлиевый гранат (КНГГ), натрий-гадолиниевый вольфрамат

NaGd(W04)2).

Цель диссертационной работы - поиск активных сред для лазеров ИК-диапазона (в области 1.0-2.0 мкм) с высокими спектроскопическими параметрами в классе оксидных кристаллов с разупорядоченной структурой.

Для достижения поставленной цели ставились и решались следующие задачи:

- исследование спектроскопических свойств кристаллов: спектров поглощения и люминесценции ионов Nd3+ в кристаллах Zr02-Y203-Nd203 и ионов Тт3+ в кристаллах КНГГ и NaGd(WC>4)2, расчет сечений электронных переходов и измерение времени жизни возбужденных состояний ионов Nd и Тш ;

- исследование спектроскопических характеристик оптических центров ионов Nd3+, излучение которых представляет собой неоднородно уширенные спектральные линии, в разупорядоченных кристаллах Zr02-Y203-Nd203;

- исследование динамики заселения электронных уровней ионов Тш3+ в ра-зупорядоченном кристалле КНГГ при стационарной лазерной диодной накачке;

- исследование генерационных свойств разупорядоченных кристаллов j. ч I

Zr02-Y203-Nd203, КНГГ:Тт и NaGd(W04)2:Tm при лазерной диодной накачке.

Научная новизна.

Впервые в кристаллах Zr02-Y203-Nd203 методами селективной спектроскопии с временным разрешением выявлено наличие трех групп базовых оптиче

•J I ских центров ионов Nd , отличающихся локальной структурой кристаллического окружения.

Проведен анализ заселенностей электронных уровней 3Н4, 3F4, 3Нб ионов Тш в кристаллах КНГГ при лазерной диодной накачке на уровень Н4. Исследованы спектроскопические характеристики кристаллов КНГТ:Тт3+: сечения поглощения переходов 3Нб-3Н4 и 3H6-3F4, сечение люминесценции перехода 3F4-3H6, оценено время жизни возбужденного состояния 3F4. На переходе 3F4-3H6 ионов Тш3+ в кристалле КНГГ получена лазерная генерация в импульсном режиме при лазерной диодной накачке.

Впервые исследованы спектроскопические характеристики кристаллов л I двойного натрий-гадолиниевого вольфрамата NaGd(W04)2'.Tm : сечения поглощения переходов 3Н6-3Н4 и 3H6-3F4, сечение люминесценции перехода 3F4-3H6, л времена жизни возбужденных состояний Н4 и F4; получена лазерная генерация в импульсном режиме при лазерной диодной накачке.

Практическое значение. Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании непрерывно перестраиваемых по частоте твердотельных лазеров с полупроводниковой лазерной накачкой и ультракороткими импульсами генерации, работающих в ближнем ИК спектральном диапазоне (1.06 мкм и 1.9-2.0 мкм). Лазеры, работающие в спектральной области 1.9-2.0 мкм, могут быть использованы в качестве источников излучения при создании лида-ров.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем диссертации - 110 страниц, включая 33 рисунка, 10 таблиц и библиографию, содержащую 104 наименования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В настоящей работе проведен поиск активных сред для твердотельных лазеров, работающих в спектральных диапазонах 1.06 мкм и 1.9-2.0 мкм. Для этого были исследованы спектроскопические свойства кристаллов с разупорядоченной структурой: кристаллов стабилизированного диоксида циркония (фианитов), ак

О I тивированных ионами Nd , кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната и

Л I двойного натрий-гадолиниевого вольфрамата, активированных ионами Тш .

В работе получены основные результаты:

1. Впервые в кристаллах кубического стабилизированного диоксида циркония методами селективной спектроскопии обнаружено наличие трех групп базовых оптических центров ионов Nd3+. Наблюдаемое в эксперименте различие оптических спектров этих групп центров связано с различным распределением кислородных вакансий по координационным сферам активаторных ионов, присущих кристаллу стабилизированного диоксида циркония. Генерационные эксперименты при лазерной диодной накачке на кристалле Zr02-12мол%У203-0.3мол%ш203 показали, что сканирование длины волны возбуждения по контуру полосы спектра поглощения уровней 2H9/2+4F5/2 ионов Nd3+ приводит к сдвигу длины волны генерации на переходе 4Рз/2-41ц/2, связанному с возбуждением в различной степени разных групп оптических центров.

2. Исследованы спектроскопические свойства ионов Тш3+ в кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната: впервые измерено время жизни возбужденного состояния F4, рассчитаны сечения поглощения переходов Нб- Н4, Н6- F4, сечения люминесценции и усиления лазерного перехода F4- Н^. Установлено, что наличие интенсивных слабо структурированных полос спектра поглощения перехода Нб- Н4, связанных как с большим числом близких по энергии штарков-ских компонент этих электронных состояний, так и значительным неоднородным уширением спектров ионов Тш в кристаллах КНГГ, делает эффективной и стабильной накачку лазерными полупроводниковыми диодами активных элементов из кристаллов КНГГ:Тш3+. Широкая полоса люминесценции на переходе 3F4-3H6 в спектральной области 1.95-2.02 мкм делает возможной осуществление плавной перестройки длины волны лазерной генерации в этом спектральном диапазоне.

3. В кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната исследована динамика заселения электронных уровней 3PLt, 3F4, 3Нб ионов Тш3+ при лазерной диодной накачке на уровень Н4. Установлено, что населенность уровней в наибольшей л степени зависит от скорости накачки на уровень Н4 и эффективности процесса кросс-релаксации (3H4~3F4,3H6-3F4). Получено хорошее согласие результатов расчета с результатами эксперимента по получению лазерной генерации в спектральной области 2.0 мкм на кристаллах КНГГ:Тт3+ при диодной накачке.

4. Впервые исследованы спектроскопические свойства ионов Тш3+ в кристаллах натрий-гадолиниевого вольфрамата: измерены времена жизни возбужденных состояний 3Н4 и 3F4, рассчитаны сечения поглощения переходов 3Н6-3Н4, 3H6-3F4, сечения люминесценции и усиления лазерного перехода 3F4-3H6. При лазерной диодной накачке получена генерация в импульсном режиме с КПД 16% по поглощенной мощности; изменением параметров резонатора получена дискретная перестройка длины волны лазерного излучения в диапазоне 1.90-1.95 мкм.

В заключение работы благодарю директора НЦЛМТ ИОФ им. A.M. Прохорова РАН ак. В.В. Осико за предоставленные возможности выполнения диссертационной работы и советы, высказанные при обсуждении. Выражаю благодарность заведующему лабораторией СКиС д.ф.-м.н. проф. Воронько Ю.К. за предложенную тему диссертационной работы, руководство и ценные советы при обсуждении. Благодарю сотрудников лаборатории СКиС с.н.с. к.ф.-м.н. Ушакова С.Н., в.н.с. к.ф.-м.н. Соболя А.А. и доц. МГУ им Н.П. Огарева к.ф.-м.н. Рябочки-ну П.А. за общее руководство, ценные советы и замечания, высказанные в процессе выполнения работы. Выражаю благодарность д.т.н. Ломоновой Е.Е., д.т.н. проф. Жарикову Е.Е., н.с. Субботину К.А., Лису Д.А. за предоставленные образцы кристаллов для проведенных исследований, сотрудникам оптического участка Беляеву Е.Н. и Моисеевой Е.А. за изготовление образцов кристаллов и активных элементов, а также всем сотрудникам ИОФ им. A.M. Прохорова РАН, способствовавших выполнению этой работы.

1. Александров В.И., Ломонова Е.Е., Майер А.А. и др. Физические свойства монокристаллов двуокиси циркония и двуокиси гафния // Краткие сообщения по физике (ФИАН), 1972, № 11, с. 3-7

2. Galkin V.S., Konakov V.G., Shorohov A.V., Solovieva V.N. Synthesis of nanopow-ders in the systems of Ce203-Zr02, Y203-Zr02 and Y203-Ce203-Zr02 for fabrication of oxygen sensors // Review Advanced Materials Science, 2005, v. 10, p. 353-356

3. Eichler A. Tetragonal Y-doped zirconia: structure and ion conductivity // Physical Review B, 2001, v. 64, p. 174103

4. Кузьминов Ю.С., Осико B.B. Фианиты. Основы технологии, свойства, применение. М.: Наука, 2001

5. Александров В.И., Осико В.В., Татаринцев В.М. и др. Получение высокотемпературных материалов методом прямого высокочастотного плавления в холодном контейнере // Успехи химии, АН СССР, 1978, т. 47, вып. 3, с. 385-427

6. Горелов В.П., Пальгуев С.Ф. Проверка модели кислородных вакансий для твердых растворов в системе Zr0r-Y203 // Известия АН СССР, серия Неорганические материалы, 1977, т. 13, с. 181-182

7. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. М.: Наука, 1971, с. 127

8. Полежаев Ю.М. Высокотемпературная кубическая и тетрагональная форма Zr02 // Журнал Физической Химии, 1967, т. 41, №11, с. 2958-2959

9. Воронков А.А., Шумяцкая Н.Г., Пятенко Ю.А. Кристаллохимия минералов циркония и их искусственных аналогов. М.: Наука, 1978, с. 181

10. Комисарова Л.М., Симонов Ю.П., Владимиров З.А. О некоторых свойствах кристаллических модификаций Zr02 // Журнал Неорганической Химии, 1960, т. 5, №7, с. 1413-1415

11. Белов Н.В. Кристаллографическая структура бадделеита // Кристаллография. 1960, т. 5,№3,с. 460-461

12. Stefanovich E.V., Shluger A.L., Catlow C.R.A. Theoretical study of the stabilization of cubic-phase Zr02 by impurities I I Physical Review B, 1994, v. 49, № 17, p. 11560-11571

13. Воронько Ю.К., Горбачёв A.B., Соболь А.А. Комбинационное рассеяние света и строение кубических твёрдых растворов на основе диоксидов циркония и гафния // Физика Твердого Тела, 1995, т. 37, № 7, с. 1939-1952

14. Воронько Ю.К., Соболь А.А., Цымбал Л.И. Особенности фазовых превращений в твёрдых растворах систем Zr02-Ln203 и НЮ2-Ьп20з // Неорганические Материалы, 1998, т. 34, № 4, с. 439-443

15. Воронько Ю.К., Зуфаров М.А., Игнатьев Б.В. и др. Комбинационное рассеяние света в монокристаллах Zr02-Gd203 и Zr02-Eu203 с тетрагональной структурой // Оптика и спектроскопия, 1981, т. 51, № 4, с. 569-571

16. Александров В.И., Воронько Ю.К., Игнатьев Б.И. и др. Исследование структурных превращений в твёрдых растворах на основе двуокиси циркония и гафния методом комбинационного рассеяния света // Физика Твердого Тела, 1978, т. 20, №2, с. 528-534

17. Воронько Ю.К., Соболь А.А., Ушаков С.Н. и др. Формирование тетрагональной структуры в частично стабилизированном диоксиде циркония // Неорганические Материалы, 1994, т. 30, № 6, с. 803-808

18. Steele D., Fender B.E.F. The structure of cubic Zr02:Y0i(s solid solutions by neutron scattering // Journal of Physics C, 1974, v. 7, p. 1-9

19. Veal B.W., Mckale A.G., Panlincas A.P. EXAFS study of yttria stabilized cubic zirconia // Physica B, 1988, v. 150, p. 234-241

20. Li P., Chen W., Penner-Hahn Y.E. X-ray absorption studies of zirconia polymorths. I. Characteristic local structure // Physical Review B, 1993, v. 48, p. 10063-10073

21. Stupper G., Barnasconi M., Nicoloso N. et al Ab initio study of structural and electronics properties of yttria stabilized cubic zirconia // Physical Review B, 1999, v. 59, №2, p. 797-810

22. Villella P., Conradson S.D., Espinose-Fallen F.J. et al Local atomic structure in cubic stabilized zirconia // Physical Review B, 2001, v. 64, p. 104-110

23. Александров В.И., Вишнякова M.A., Войцицкий В.П. и др. Спектроскопические свойства монокристаллов твердых растворов системы Zr02 Y2O3, активированных хромом и неодимом // Неорганические материалы, 1990, т. 26, № 6, с. 1251-1255I

24. Arashi Н. Absorption Spectrum of Er Ions in Cubic Zirconia // Journal of Physics: Condensed Matterials, 1991, v. 3, p. 8491-8502

25. Воронько Ю.К., Зуфаров M.A., Соболь А.А. и др. Спектроскопия и строение активаторных центров Еи3+ в частично стабилизированных диоксидах циркония и гафния // Неорганические Материалы, 1997, т. 33, № 4, с. 452-464

26. Воронько Ю.К., Зуфаров Н.А., Соболь А.А. и др. Поляризованная люминесценция анизотропных центров Еи3+ в кубических кристаллах твердых растворов Zr02 Eu203 и CaF2 // Оптика и Спектроскопия, 1996, т. 81, № 5, с. 814-822

27. Воронько Ю.К., Вишнякова М.А., Ломонова Е.Е. и др. Спектроскопия ионов1. Л I

28. Yb в кристаллах кубического Zr02, стабилизированного иттрием // Неорганические Материалы, 2004, т. 40, № 5, с. 1-8

29. Вишнякова М.А., Ломонова Е.Е, Онищенко А.М, Ушаков С.Н., Хромов М.Н.,л I

30. Шестаков А.В. Генерация Yb в кристалле Zr02-Y203 с лазерной диодной накачкой // Сборник трудов IV межрегиональной молодежной научной школы, Саранск, Россия, 5-7 октября, 2005, с. 132

31. Александров В.И., Воронько Ю.К., Михалевич В.Г., Осико В.В., Прохоров A.M., Татаринцев В.М., Удовенчик В.Т., Шипуло Г.П. Спектросокпические свойства и генерация Nd в кристаллах Zr02 и НЮ2 // Доклады Академии Наук, 1971, т. 199, № 6, с. 1282-1283

32. Geller S. Crystal chemistry of the garnets // Z. Kristallographic, 1967, v. 1, № 11, p. 437-441

33. Abrahams I., Geller S. // Z. Kristallographic, 1967, v. 1, № 11, p. 437-441

34. Каминский A.A. Лазерные кристаллы, M.: Наука, 1975, с. 256

35. Каминский А.А. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. М.: Наука, 1986, с. 272

36. Шварц А.А., Духовская Е.Л., Аграновская А.И. Новый прозрачный гранат // Известия АН СССР, серия Неорганические Материалы, 1965, т. 1, № 9, с. 16171619

37. Еськов Н.А., Фаерман М.Д., Сурова Н.А., Островский И.В., Грошенко Н.А. Непрерывная серия твердых растворов со структурой граната в системе СаО-Nb205-Ga203-Ge02 // Украинский химический журнал, 1985, т. 51, № 5, с. 457459

38. Каминский А.А., Белоконева Е.Л., Буташин А.В., и др. Кристаллическая структура и спектрально-люминесцентные свойства катион дефицитного граната Ca3(Nb,Ga)2Ga3Oir-Nd3+ // Известия АН СССР,серия Неорганические материалы,1986, т. 22, №7, с. 1061-1071

39. Воронько Ю.К., Гессен С.Б., Еськов Н.А. и др. Эффективные лазерные среды на основе кальций-ниобий-галлиевых гранатов с Nd3+ // Квантовая электроника, 1990, т. 17, №3, с. 307-310

40. Ono Y., Shimamura K., Morii Y., Fukuda Т., Kajitani T. Structure analysis of Ca-Nb-Ga garnet // Physica B, 1995, v. 213 & 214, p. 420-422

41. Voronko Yu.K., Sobol A.A., Karasik A.Ya. et al. Calcium niobium gallium and calcium lithium niobium gallium garnets doped with rare earth ions-effective laser media // Optical Materials, 2002, v. 20, p. 197-209

42. Билый А.И., Носенко A.E., Степюк O.P., Туркевич В.В. О характере химической связи в гранатах // Украинский физический журнал, 1986, т. 31, № 9, с. 1333-1335

43. Воронько Ю.К., Ершова JI.M., Еськов Н.А. и др. Комбинационное рассеяние света в твердых растворах со структурой граната // Физика Твержого Тела, 1988, т. 30, №2, с. 512-517

44. Воронько Ю.К., Еськов Н.А., Ершова Л.М., Соболь А.А., Ушаков С.Н. Поля1 Iризованная люминесценция ионов Ей в кристаллах со структурой граната // Оптика и спектроскопия, 1991, т. 70, № 5, с. 1038-1045

45. Воронько Ю.К., Еськов Н.А., Королев С.В., Соболь А.А., Ушаков С.Н. Люминесценция активаторных центров Ей в кристаллах кальций-ниобий-галлиевых гранатов // Неорганические материалы, 1994, т. 30, № 1, с. 104-108

46. Феофилов П.П. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов. М.: Физматлит, 1959, с. 288

47. Воронько Ю.К., Гессен С.Б., Еськов Н.А. и др. Спектроскопические и генерационные свойства кальций-ниобий-галлиевого граната с Сг3* и Nd3+ // Квантовая электроника, 1988, т. 15, № 2, с. 312-317

48. Каминский А.А., Миль В.В., Буташин А.В. и др. Два канала стимулированно-• го излучения ионов Nd3+ в кристалле Ca2(NbGa)2Ga30i2// Известия АН СССР, серия Неорганические материалы, 1985, т. 21, № 12, с. 2093-2095

49. Balda R., Fernandez J. and Illaramendi M.A. Steady-state and time-resolved laser spectroscopy of Cr3+ and Nd3+ singly and doubly doped calcium niobium gallium garnet // Physical Review B, 1993, v. 48, № 13, p. 9279-9290

50. Lupei A., Lupei V., Gheorghe L., Rogobete L. Osiac E., Petraru A. The nature of nonequivalent Nd3+ centers in CNGG and CLNGG // Optical Materials, 2001, v. 16, p. 403-411

51. Voron'ko Yu.K., Gessen S.B., Es'kov N.A. et al. Efficient active media based on Nd3+-activated calcium niobium gallium garnets // Sovietunion Journal of Quantum

52. Electronics, 1990, v. 20, № 3, p. 246-249

53. Basiev Т.Т., Es'kov N.A., Karasik A.Ya. et.al. Disordered garnets Ca3(Nb,Ga)50i2: Nd3+ prospective crystals for powerful ultrashort-pulse generation // Optics Letters, 1992, v. 17, №3, p. 201-203

54. Basiev T.T., Grudinin A.B., Karasik A.Ya., Senatorov A.K., Sobol A.A., Fedorov ф V.V., Shubochkin R.L. // Kvantovaia Electronika, 1994, v. 21, p. 89-94

55. Воронько Ю.К., Еськов H.A., Подставкин A.C. и др. Кристаллы кальций-ниобий-галлиевого и кальций-литий-ниобий-галлиевого гранатов как активные среды лазеров с диодной накачкой // Квантовая электроника, 2001, т. 31, № 6, с. 531-533

56. Agnesi A., Dell'Acqua S., Guandalini A., Reali G., Cornacchia F., Toncelli A., Tonelli M., Shimamura K., Fukuda T. Optical spectroscopy and diode-pumped laser

57. Воронько Ю.К., Гессен С.Б., Еськов Н.А. и др. Генерационные и спектроскопические свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активировано Iного ионами Тш // Квантовая Электроника, 1993, т. 20, № 4, с. 363-365

58. Воронько Ю.К., Гессен С.Б., Еськов Н.А., и др. Непрерывная генерация на длине волны 2 мкм в кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната при комнатной температуре // Квантовая Электроника, 1996, т. 23, № 3, с. 229-230

59. Каминский А.А., Колодный Г.Я., Сергеева Н.И. Оптический квантовый гене1. Л Iратор непрерывного действия на основе кристаллов LaNa(Mo04)2 Nd , работающий при 300К // Журнал прикладной спектроскопии, 1968, т. 9, вып. 5, с. 884885

60. Peterson G.E., Bridenbaugh P.M. Laser oscillation at 1.06 mkm in the series Nao.5Gdo.5.xNdxW04 // Journal of Applied Physics Letters, 1964. v. 4, p. 173-175

61. Зверев Г.М., Колодный Г.Я. Индуцированное излучение и спектроскопические исследования монокристаллов двойного молибдата лантана-натрия с примесью неодима// Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики, 1967, т. 52, вып. 2, с. 337-341

62. Белокриницкий Н.С., Белоусов Н.Д., Бончковский В.И. и др. Исследование вынужденного излучения монокристаллов LaNa(W04)2, активированных Nd3+ // Украинский физический журнал, 1969, вып. 14, с. 1400-1404

63. Бетехтин А.Г. Минералогия. М.: Госгеолиздат, 1950.

64. Faure N., Borel С., Couchaud М. et al. Optical properties and laser performance of neodymium doped scheelites CaW04 and NaGd(W04)2 // Applied Physics B, 1996, V. 63, p. 593-598

65. Бахшиева Г.Ф., Карапетян B.E., Морозов A.M. Оптические характеристики монокристаллов молибдата лантана-натрия // Оптика и спектроскопия, 1966, т. 20, с. 918-920

66. Роде Е.Я., Карпов В.Н., Иванова М.М. Влияние редкоземельного иона на природу фаз в системах Na2W04-R2(W04)3 (где R-Р.З.Э.) // Журнал неорганической химии, 1971, т. 16, № 6, с. 1713-1716

67. Thornton J.R., Fountain W.D., Flint G.W. et al Properties of neodymium laser materials // Applied Optics, 1969, v. 8, № 6, p. 1087-1102

68. Johnson L.F., Boyd G. D., Nassau K. And Roden S.S. Calcium Tungstate. Spectroscopy and laser generation // Physical Review B, 1962, v. 126, p. 1406-1410

69. Nassau K., Loiacono G.M. Calcium Tungstate-III. Trivalent rare-earth substitution // Journal of Physics Chemistry Solids, 1963, v. 24, p. 1503-1511

70. Peterson G.E., Bridenbaugh P.M. Laser oscillation at 1.06 mkm in the series Nao.5Gdo.5.xNdxW04// Journal of Applied Physics Letters, 1964, v. 4, p. 173-175

71. Морозов A.M., Толстой М.Н., Феофилов П.П., Шаповалов В.Н. Люминесценция и стимулированное излучение неодима в кристаллах молибдата лантана-натрия // Оптика и спектроскопия, 1967, т. 22, вып. 3, с. 414-419

72. Rico М., Garcia-Cortes A., Cascales С., .Zaldo С., Zharikov E.V., Subbotin К.А. Cw-lastr operation at 1056 nm in disordered Nd3+-doped NaLa(W04)2 crystals // CLEO/EQEC, Europe, 2005, CA-833

73. Voron'ko Yu.K., Zharikov E.V., Lis D.A., Sobol A.A., Subbotin K.A., Ushakov S.N., Shukshin V.E., Droge S. Growth and luminescenct properties of NaGd(W04)2:Yb3+ crystals // Inorganic materials, 2003, v. 39, № 12, p. 1308-1314

74. Serrano M.D., Esteban-Betegon F., Zaldo C. Growth and spectroscopic investigation of ytterbium-doped NaLa(W04)2 single crystals // Journal of Crystal Growth, 2005, v. 275, p. 819-825

75. Johansen J., Mond M., Petermann K., Huber G., Ackermann L., Rytz D., Dupre C. First Yb:NaGd(W04)2 solid-state laser pumped by Ti:sapphire and diode laser // Advanced Solid State Photonics, 2003.

76. Rico M., Liu J., Griebner U., Petrov V., Serrano M.D., Esteban-Betegon F., Cascales C., Zaldo C. Tunable laser operation of ytterbium in disordered single crystals of Yb:NaGd(W04)2 // Optics Express, 2004, v. 12, № 22, p. 5362-5367

77. Rico M., Liu J., Griebner U., Petrov V., Cano-Torres J.M., Serrano M.D., Esteban-Betegon F., Zaldo C. Continious-wave lasing of Yb:NaLa(W04)2 at room temperature // CLEO/EQEC, Europe, 2005, CF-470

78. Rivier S., Rico M., Griebner U., Petrov V., Serrano M.D., Esteban-Betegon F., Cascales C., Zaldo C., Zorn M., Weyers M. Sub-80 fs from a mode-locked Yb:NaGd(W04)2 laser//CLEO/EQEC, Europe, 2005, CF-470

79. Merkle L.D., Gruber J.B., Seltzer M.D., Stevens S.B., Allik Т.Н. Spectroscopic analysis of Tm3+:NaLa(Mo04)2 // Journal of Applied Physics, 1992, v. 72, p. 42694274

80. Справочник по лазерам. М.: Советское радио, 1978, т. 2, с. 400

81. Payne S.A., Chase L.L., Smith L.K., Kway W.L., and Krupke W.F. Infrared cross-sections measurements for crystals doped with Er3+, Tm3+, and Ho3+ // ШЕЕ J. Quantum Electronics, 1992, v. 28, № 11, p. 2619-2630

82. Pestryakov E.V., Petrov V.V., Trunov V.I. et al. Spectroscopic and laser properties of BeLaAln019 single crystals doped with Cr3+, Ti3+ and Nd3+ ions // Proceedings of SPIE, 2001, v. 4350, p. 68-74

83. Batay L.E., Demidovich A.A., Kuzmin A.N., Titov A.N., Mond M., Kuck S. Efficient tunable laser operation of diode-pumped Yb, Tm:KY(W04)2 around 1.9 jim // Applied Physics B, 2002, v. 75, p. 457-461

84. Braud A., Tigreat P.Y., Doualan J.L., Moncorge R. Spectroscopy and CW operation of a 1.85 ш1 Tm:KY3F10 laser // Applied Physics B, 2001, v. 72, p. 909-912

85. Rustad G., Stenersen K. Modeling of Laser-Pumped Tm and Ho Lasers Accounting for Upconversion and Ground-State Depletion // IEEE Journal of Quantum Electronics, 1996, v. 32, № 9, P. 1645-1655

86. Ногинов M.A., Прохоров A.M., Саркисян Г.К., Смирнов B.A., Щербаков И.А. Кросс-релаксационная дезактивация основного состояния ионов редкоземельных элементов в кристаллах // Квантовая электроника, 1991, т. 18, № 9, с. 1042-1046

87. Walsh B.M., Barnes N.P., Petros M, Yu J., Singh U.N. Spectroscopy and modeling of solid state lanthanide lasers: Application to trivalent Tm3+ and Ho3+ in YLiF4 and LuLiF4 // Journal of Applied Physics, 2004, v. 95, № 7, p. 3255-3271

88. Антипенко Б.М., Бученков A.C., Киселева Т.И., Крутова Л.И., Никитичев А.А., Письменный В.А. Туллиевый лазер // Письма в Журнал Теоретической Физики, 1989, т. 15, вып. 16, с. 80-83

89. Becker Т. Clausen R., Huber G., Duczynski E.W., Mitzscerlich P. Spectroscopic and laser properties of Tm-doped YAG at 2 |im // OSA Proceeding of Tunable Solid State Lasers, Eds. Washington, DC: Optical Society of America, 1989, v. 5, p. 150-153

90. Caird J.A., DeShazer L.G., Nella J. Characteristics of room-temperature 2.3-mm laser emission from Tm3+ in YAG and YA103 // IEEE Journal of Quantum Electronics, 1975, № и, p. 874-881

91. Shaw L.B., Chang R.S.F., Djeu N. Measurement of up-conversion energy-transfer probabilities in Ho:Y3A15Oi2 and Tm:Y3Al50i2 // Physical Review B, 1994, v. 50, p. 6609-6619

92. Martel G., Ozkul C., Sanchez F. Experimental and theoretical evidence of pump-saturation effects in low power end-pumped Nd:YV04 microchip laser // Optics Communications, 2000, v. 185, p. 419-430

93. Багдасаров X.C., Жеков В.И., Лобачев B.A., Маненков А.А., Мурина Т.М., Прохоров A.M., Студеникин М.И., Федоров Е.А. Кросс-релаксационный YAG-Ег3+-лазер // Труды ИОФАН, 1989, т. 15, с. 5-68

94. Зубенко Д.А., Ногинов М.А., Смирнов В.А., Щербаков И.А. Взаимодействие возбужденных ионов гольмия и тулия в кристаллах иттрий-скандий-галлиевых гранатов//Журнал прикладной спектроскопии, 1990, т. 52, с. 598-602

95. Demidovich A.A., Kuzmin A.N., Nikeenko N.K., Titov A.N., Mond M., Kuck S. Optical characterization of Yb, Tm: KYW crystal concerning laser application // Journal of Alloys and Compounds, 2002, v. 341, p. 124-129

96. Giiell F., Mateos X., Gavalda Jna., Sole R.M., Aguilo M., Diaz F., Galan M., Mas-sons J. Optical characterization of Tm -doped KGd(W04)2 single crystals // Optical Materials, 2004, v. 25, p. 71-77

97. Трунов B.K., Ефремов В.А., Великодный Ю.А. Кристаллохимия и свойства двойных молибдатов и вольфраматов. JL: Наука, 1986, с. 173

98. Багаев С.Н., Ватник С.М., Майоров А.П., Павлюк А.А., Плакущев Д.В. Спектроскопия и лазерная генерация моноклинных кристаллов KY(W04)2: Tm // Квантовая Электроника, 2000, т. 30, № 4, с. 310-314