Спектроскопия и индуцированное излучение разупорядоченных кристаллов, активированных ионами Yb3+ 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.

ШУКШИН ВЛАДИМИР ЕВГЕНЬЕВИЧ

«СПЕКТРОСКОПИЯ И ИНДУЦИРОВАННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ РАЗУПОРЯДОЧЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ УЬ3»

(01.04.21 - лазерная физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Научном центре лазерных материалов и технологий Института общей физики им. Л.М. Прохорова РАН

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, С.Н. Ушаков

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор А.Н. Георгобиани (ФИАН)

доктор физико-математических наук, профессор В.А. Смирнов (ИОФ РАН)

Ведущая организация:

ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха

Защита диссертации состоится « 25 » октября 2004 г. в « 15 » час на заседании диссертационного совета Д.002.063.02 при Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН по адресу: 119991, ГСП-1, i. Москва, ул. Вавилова, 38.

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

Автореферат разослан « Л/ » сентября 2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета В.П. Макаров

(тел. 132-83-94).

1ШТ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы:

В настоящее время одной из актуальных задач, стоящих перед исследователями, является задача создания перестраиваемых по частоте фемтосекундных лазеров с лазерной диодной накачкой. В рамках этой задачи по-прежнему актуальным остается поиск новых лазерных сред, которые обладают благоприятными спектральными параметрами для получения сверхкоротких импульсов и перестройки лазерного излучения. Для решения этой задачи возможен поиск в следующих направлениях: 1) Применение разупорядоченных сред.

Разупорядоченные кристаллы за счет широких неоднородно уширенных спектров поглощения и люминесценции имеют ряд преимуществ по сравнению с монокристаллами с регулярной кристаллической решеткой:

-возможность осуществления перестройки частоты генерации в пределах неоднородно уширенной линии, ширина которой может достигать в некоторых случаях десятков нанометров;

- возможность получения ультракоротких импульсов;

- лучшие теплофизические и механические характеристики по сравнению с промышленными лазерными стеклами, которые также имеют неоднородно уширенные спектры и успешно применяются в мощных импульсных системах;

- большая устойчивость по отношению к внешним условиям (например, к температурному дрейфу длины волны накачки).

2) Использование определенных типов активаторных ионов.

РОС Ч ч"ЬНАЯ

I А

!

В последнее время пристальное внимание исследователей обращено к кристаллам, активированным ионами УЬ3+, поскольку, в отличие от ионов других редкоземельных элементов, эти ионы обладают рядом преимуществ. Их характеризуют:

- простая схема электронных уровней, исключающая эффекты кросс-релаксации, ап-конверсии и поглощения из возбужденного состояния;

- малый стоксов сдвиг (что особенно актуально при активации разупорядоченных кристаллов, теплофизические свойства которых несколько уступают упорядоченным средам);

- возможность применения широко используемых диодов на основе ¡пОаАэ или 1пАЮаА8 для накачки, так как полоса поглощения иона УЬ3+ находится в спектральном диапазоне 930-980 нм и излучение диодов попадает в эту полосу.

Итак, использование разупорядоченных кристаллов, активированных УЬ3*, является перспективным для создания новых лазеров, а исследования спектроскопических свойств ионов УЬ3^ в различных разупорядоченных матрицах являются актуальной задачей при создании новых лазерных материалов.

Целью диссертационной работы являлось исследование спектрально-люминесцентных свойств и кинегик затухания люминесценции разных классов оксидных разупорядоченных материалов, активированных УЬ3* и возможности их использования в качестве активных лазерных сред в ближней ИК-области (около 1 мкм).

Для достижения поставленной цели в данной работе ставились и решались следующие задачи:

1) Исследование спектрально-люминесцентных свойств иона УЬ3+ в кристаллах разупорядоченного кальций-ниобий-галлиевого граната (КНГГ), стабилизированного диоксида циркония, двойных вольфраматов и молибдатов (натрий-гад олиниевого вольфрамата - NGW; натрий-лантанового молибдата NLM, натрий-гадолиниевого молибдата NGM) и ортован адата иттрия (YVC>4).

2) Исследование кинетик затухания люминесценции уровня 2F5/2 иона Yb3+ во всех перечисленных кристаллах и определение его радиационного времени жизни.

3) Исследование спектров люминесценции иона Yb3+ при селективном возбуждении в разные участки спектров поглощения. С целью выделения спектров активаторных центров с различными временами жизни были также зарегистрированы спектры люминесценции с различной временной задержкой.

4) Проведение генерационных экспериментов на исследованных кристаллах с использованием лазерной диодной накачки.

Научная новизна и практическая значимость полученных результатов

Впервые исследованы спектроскопические характеристики кристаллов КНГГ, диоксида циркония, двойных вольфраматов и молибдатов NGW, N1 ,М, NGM со структурой шеелита и ванадата иттрия YV04, активированных ионами Yb3+ и оценены возможности их лазерного применения.

В кристаллах Zr02-Y203: Yb3+ и КНГГ: Yb3* выявлено наличие нескольких типов оптических центров, отличающихся окружением иона-активатора.

На кристаллах КНГГ: Yb3\ Zr02: Yb3^ и YV04: Yb3+ впервые

получена лазерная генерация в непрерывном и импульсном режимах.

Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой, генерирующих в ближнем ИК-диапазоне (около 1 мкм). Эти лазеры могуч быть использованы в ряде народнохозяйственных, медицинских и специальных применений как в качестве самостоятельных источников мощных сверхкоротких импульсов, так и для нелинейного преобразования полученного излучения в другие спектральные диапазоны.

Публикации и апробация работы.

Но материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ. Из них 8 - журнальные статьи.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ряде конференций:

1) Международной конференции «XI-th Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by rare earth and transition metal ions» (Казань, 2001);

2) 1 -ой Межрегиональной научной школе для студентов и аспирантов «Материалы нано-, микро- и оптоэлекгроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2002):

3) 2-ой Межрегиональной научной школе для студентов и аспирантов «Материалы нано-, микро- и оптоэлсктроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2003):

4) Международной конференции «XI-th conference on Laser optics» (Санкт-Петербург, 2003);

5) X семинаре-совещании «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» (Краснодар, 2004).

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

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем диссертации - 125 страниц, включая 48 рисунков, 9 таблиц и библиографию, содержащую 118 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

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

Первая глава является обзорной. В первом параграфе приведены сведения о физических свойствах и кристаллической структуре кристаллов КНГГ, рассмотрены их спектрально-люминесценцтныс и генерационные свойства. Аналогично этому, второй, третий и четвертый параграфы посвящены кристаллам стабилизированного диоксида циркония, двойным вольфрамагам и молибдатам со структурой шеелита и кристаллам ортовападата иттрия соответственно. В пятом параграфе рассмотрены новейшие результаты по получению лазерной генерации на различных типах кристаллов, преимущественно при использовании лазерной диодной накачки. В нем подчеркивается актуальность выбора иона УЬ34 в качестве активатора. В шестом параграфе приведены схемы установок, применявшихся в работе для исследований спектрально-люминесцентных, кинетических и генерационных свойств

разупорядоченных кристаллов, активированных Yb3f. Здесь же приведены основные технические характеристики применявшихся приборов. Седьмой, заключительный параграф, посвящсн методике измерений. В нем описываются применявшиеся методики измерений и расчета спектроскопических характеристик, и обосновывается целесообразность их использования.

Во второй главе приведены результаты исследований кристаллов КНГГ, активированных ионами Yb3+.

В первом параграфе приведены результат исследования поглощения, люминесценции (в т.ч. при селективном возбуждении люминесценции в разные участки неоднородно уширенного спектра поглощения), кинетики затухания люминесценции с возбужденного уровня 2F5/2 иона Yb3+. Измерено радиационное время жизни люминесценции, которое оказалось равно 780 мкс. На основе анализа селективных спектров люминесценции сделан вывод о наличии в кристаллах КНГГ: Yb3+ нескольких типов оптических центров. Рассчитано значение сечения люминесценции. В максимуме люминесценции (973 нм) ст = 1,2*10"20 см2. Рассчитано значение сечения усиления. Спектры усиления имеют широкий контур в диапазоне 1,02-1,06 мкм. Полуширина спектра усиления при значении коэффициента относительной инверсной населенности ß = 0,5 составляет 37 нм. Проведено сравнение спектральных свойств исследованного кристалла с широко применяющимся кристаллом YAG: Yb3+.

Во втором параграфе обосновывается выбор концентрации активатора в исследованных кристаллах и обсуждаются их

перспективы как активных элементов в лазерах с диодной накачкой.

Третья глава посвящена спектроскопическим исследованиям кристаллов стабилизированного диоксида циркония, активированного ионами УЬ3+. Исследованы образцы, стабилизатором в которых является только оксид иттербия и образцы с двойной стабилизацией - оксидами иттрия и иттербия. Иттербий являлся одновременно и активатором.

Во втором параграфе подробно проанализированы спектры поглощения всех исследованных кристаллов при комнатной температуре, для образца Zr02 -- 0,3%УЬ203 - 12%У203 также и при низких температурах (77 К и 20 К).

В третьем параграфе приведены результаты исследования спектров люминесценции УЬ3+. Исследование спектров люминесценции проводилось на образцах толщиной около 100 мкм, чтобы избежать эффекта перепоглощения,

В четвертом параграфе приведены подробные исследования кинетики затухания люминесценции уровня 2Ру2 иона УЬ3+ в 7г02-У203. При анализе кинетик затухания люминесценции и спектров поглощения сделан вывод о наличии нескольких типов оптических центров с разными временами жизни возбужденного состояния иона УЬИ и разными положениями максимумов спектральных линий.

Для уточнения предположения о наличии нескольких типов оптических центров были проведены исследования спектров люминесценции при селективном возбуждении в различные участки спектра, а также с временной селекцией. Результаты этих исследований приведены в пятом параграфе. Далее, в шестом параграфе, проведена оценка сечения усиления.

Спектры усиления перектрывают спектральный интервал 1,02-1,07 мкм. Его полуширина при значении коэффициента относительной инверсной населенности Р = 0,5 составляет 40 нм.

В седьмом, заключительном, параграфе результаты проведенных экспериментов с кристаллами составов: ZrOz - 6%УЬ2Оч; Zr02 - 12%Yb2Ov Zr02 - 20%Yb203 обсуждаются в рамках предположения о наличии в кристаллах трех основных типов оптических центров:

1) Ион стабилизатора (активатора) в центре семивершишшка (при наличии кислородной вакансии в первой координационной сфере).

2) Ион стабилизатора (активатора) в центре восьмивершинника (при отсутствии кислородной вакансии в первой координационной сфере). При этом различаются две основных конфигурации вблизи иона Y3+ (Yb34):

а) нет вакансий кислорода во второй координационной сфере, что должно иметь место при малых концентрациях Y3+ (Yb3");

б) Во второй координационной сфере есть вакансии по кислороду. При этом кубическое поле иона Y3" (Yb3) искажено.

Полученные экспериментальные результаты подтвердили сделанные предположения.

В четвертой главе приводятся результаты спектроскопических исследований двойных вольфраматов и молибдагов: натрий-гадолиниевого вольфрамата NOW; патрий-гадолиниевого молибдата NGM и натрий-лантанового молибдата NLM.

Первый параграф является вводным. В нем приведены

данные по концентрации активатора во всех исследованных монокристаллах двойных молибдатов и вольфрамата (десять различных образцов).

Во втором параграфе приведены спектры поглощения всех исследованных крис1аллов. Геометрия съемок варьировалась, поскольку данные кристаллы оптически неизотропны - они являются тетрагональными. Отмечена существенная разница в форме спектра поглощения УЬ3+ в исследованных кристаллах при различных поляризациях и, в то же время, схожесть контуров поглощения (в аналогичных поляризациях) для всех перечисленных выше анизотропных крис!аллов.

Во третьем параграфе приведены результаты исследования люминесцентных свойств иона УЬ3' во всех перечисленных выше кристаллах двойных вольфрамагов и молибдатов. Приведены результаты расчета сечения люминесценции. Оно составило (в максимуме, при ?l=973hm (NLM, NGW):

в поляризации Ele - 1,7*10"20см2 (NLM);

1,2* Ю-20 см2 (NGW) в поляризации Е|| с - 2,7*10"20см2 (NLM);

2,4*10"20 см2 (NGW). В четвертом параграфе приведены результаты расчета сечения усиления. Спектры усиления всех материалов расположены в диапазоне 1,02-1,06 мкм. Полуширина спектра усиления при значении коэффициента относительной инверсной населенности р - 0,5 при разных поляризациях составляет:

1) (45-5-50) нм (NGW),

2) (45-^50) нм (NLM),

3) (39-46) нм (NGM).

В пятом параграфе приведены кинетики затухания люминесценции уровня 2FJ/2 иона Yb3+ в исследованных образцах. Излучение регистрировалось на длине волны ^=1,0 мкм при возбуждении Х.воз6=970 нм. Все кинетики хорошо описываются экспоненциальными функциями. Для обоих исследованных молибдатов время жизни оказалось равным 280 мкс. Для NGW время жизни составило 320 мкс.

В шестом параграфе анализируются перспективы исследованных кристаллов как активных сред лазеров с диодной накачкой.

Пятая глава содержит данные спектроскопических исследований кристалла YV04: Yb3+. Приведены спектры поглощения, люминесценции, кинетики затухания люминесценции. Рассчитано значение сечений усиления, люминесценции. Исследованный кристалл является одноосным. Отмечено значительное различие максимального значения коэффициента поыощения в разных поляризациях (в 2,5 раза). Подобный эффек1 наблюдается и при активации данного крис1алла другими РЗИ (например, Nd3 + ). Максимальное значение ссчения люминесценции (А.-980 нм) при разных поляризациях возбуждающего излучения по отношению к оси с составило (3,5 — 6)* 10"20 см2, чю превосходит анало1ичное значение сечения в кристалле YAG: Yb3*. Кинетика затухания люминесценции хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией. Время жизни

возбужденного состояния равно 255 мкс. Спектры усиления представлякл собой очень широкие полосы в диапазоне 1,02-1,07 мкм. Полуширина спектра усиления при значении коэффициента относительной инверсной населенности р = 0,5 при разных поляризациях соствляет: (35-45) нм.

Шестая глава посвящена генерационным экспериментам в непрерывном и импульсном режиме.

Были изгоювлены активные элементы: КНГГ: 2,8%УЬ3'; гЮ2-У203: 4%УЬ3^ (с двумя ¡ипами покрытий) и УУО.: 1,5%УЬ3+.

4 ?

В первом параграфе рассматриваются схемы проведенных генерационных экспериментов и приведены основные технические характеристики использованного диодною блока накачки и параметры выходных зеркал.

Во втором параграфе рассматриваются генерационные свойства иона УЬ3+ в кристаллах КНГГ. Эффективность генерации в непрерывном режиме по поглощенной мощности (дифференциальный КПД) составила 41%. Длина волны генерации 1049 нм. Максимальная мощность -415 мВт. Эффективность генерации (дифференциальный КПД) в импульсном режиме по поглощенной мощности составила 58%, 53% и 50% (при использовании разных выходных зеркал). Длина волны генерации изменялась в диапазоне 1040- 1049нм. Максимальная энергия импульса генерации составила 10 мДж.

В третьем параграфе рассма! риваются генерационные свойства иона УЬ3+ в кристаллах стабилизированного диоксида циркония. Для Zr02: УЬ3' с покрытием первого I ипа (зеркала напылены па обе поверхности АЭ) эффективность

генерации (дифференциальный КПД) в непрерывном режиме составила 44%. Максимальная мощность - 420 мВт на длине волны генерации 1060 нм. Для Хг02-У203: УЬ3+ с покрытием другого типа (на одной стороне АЭ - глухое зеркало, а на другой стороне - просветление на длину волны генерации) в импульсном режиме достигнута максимальная энергия импульса генерации 15 мДж (длина волны генерации 1042 нм).

В четвертом параграфе рассматриваются генерационные свойства иона УЬ3' в кристаллах УУ04. Эффективность генерации (дифференциальный КПД) в зависимости от поглощенной мощности накачки в непрерывном режиме составила 12%. Максимальная мощность 355 мВт получена на длине волны генерации ^ген= 1023 нм. В зависимости от использованного выходного зеркала длина волны генерации изменялась в диапазоне (1015-1025) нм. В импульсном режиме получена максимальная энергия импульса генерации 5 мДж на длине волны генерации Я. = 1025 нм.

В заключении сформулированы основные выводы по результатам проведенных исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

В данной работе решена задача изучения спектральных свойств и генерационных характеристик разупорядоченных оксидных кристаллов, активированных ионами УЬ3+ с целью использования этих материалов в качестве активных сред лазеров с диодной накачкой в ближнем ИК-диапазоне.

В работе получены следующие основные результаты:

1) По результатам проведенных спектроскопических исследований даны рекомендации по оптимизации составов и конценграции активатора в следующих разупорядоченных оксидных кристаллах: КНГГ, стабилизированного диоксида

циркония, КО'М', ЫвМ, ТЧГМ и УУ04 для использования перечисленных кристаллов в качестве активных сред в лазерах с диодной накачкой.

2) На основе спектрально-кинетических исследований кристаллов (зарегистрированы спектры поглощения, люминесценции, кинетики затухания люминесценции уровня 2Р5/2 иона УЬ3+ во всех изученных кристаллах, рассчитаны сечения поглощения, люминесценции и усиления) выявлено, что изученные кристаллы можно использовать для получения лазерной генерации в непрерывном и импульсном режиме с лазерной диодной накачкой. Во всех исследованных кристаллах зависимость сечения усиления от длины волны, вследствие неоднородного уширения спектров поглощения и люминесценции, имеет широкий и гладкий контур в области 1,0-1,06 мкм (в случае кристалла Zr02 - в области 1,0-1,07 мкм), что позволит осуществить перестройку длины волны лазерного излучения внутри этого контура.

3) При помощи методов селективной спектроскопии в кристаллах Zr02: УЬ3+ и КНГГ: УЬ3+ экспериментально установлено наличие нескольких типов оптических центров, отличающихся локальным окружением иона-активатора.

4) Па кристаллах КНГГ: УЬ3', гЮ2-У20,: УЬ34 и УУ04: УЬ3+ получена лазерная генерация в непрерывном и импульсном режиме с лазерной диодной накачкой. При этом даже в неоптимизированных экспериментальных условиях параметры генерации были сравнимы с таковыми для кристаллов с упорядоченной структурой. При изменении параметров резонатора получена перестройка длины волны излучения генерации в пределах 12-17 нм для каждого из исследованных кристаллов.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Voronko Yu. К., Sobol А.Л., Ushakov S.N. and Shukshin V.E. "Spectroscopy and laser action of the disordered calcium-niobium and calcium-Hthium-niobium-gallium garnets doped with rare earth ions."// Proceedings of SPIE. Xl-th Feofilov symposium on spectroscopy of ciystals activated by rare earth and transition metal ions, 2001, v.4766, p. 127-133.

2. Воронько Ю. К., Соболь А.А., Ушаков С. H., Шукшин В.Е. «Спектроскопия лазерных кристаллов с разупорядоченной структурой.»// Неорганические материалы, 2002, т. 38, №4., с. 478-485.

3. Воронько Ю. К., Соболь А.А., Ушаков С. Н., Шукшин В.Е., Жариков Е.В., Субботин К.А., Лис Д.А. «Спектроскопия кристаллов NaGd(W04)2, легированных ионами иттербия.»// Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов Межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов, 11-13 ноября 2002, Саранск, с.125.

4. Воронько Ю. К., Соболь А.А., Ушаков С. Н., Шукшин В.Е.; «Кристаллы с разупорядоченной структурой, активированные редкоземельными ионами»// Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов Межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов, 11-13 ноября 2002, Саранск, с. 126.

5. Voronko Yu. К., Sobol А.А., Ushakov S.N., Shukshin V.E., Zharikov E.V., Subbotin K.A., Lis D.A. «Growth and Spectroscopic Study of Yb3+:NaGd(W04)2 -Potential Laser Ma-

terial»// XVIII Topical Meeting «Advanced Solid-State Photonics», February 2-5, 2003, San Antonio, Texas, USA. Technical Digest, paper TuB9

6. Воронько Ю. К., Соболь A.A., Ушаков С. Н., Шукшин В.Е., Жариков Е.В., Субботин К.А., Лис Д.А., Droege S. «Синтез и спектрально-люминесцентные свойства кристаллов NaGd(W04)2, легированных ионами иттербия»// Неорганические материалы, 2003, т.39, №12, с. 1-8

7. Voronko Yu. К., Sobol А.А., Ushakov S.N., Shukshin V.E., Zharikov E.V., Subbotin K.A., Lis D.A. "Growth and Spectroscopic Properties of Yb:NaGd(W04)2 Crystal"// International Quantum Electronics Conference, Moscow, June 22-27, 2002, p.112.

8. V.V. Kochurikhin, A.E. Borisova, M.A. Ivanov, V.E. Shukshin, S.N. Ushakov, S.J. Suh and D.H. Yoon "EFG Growth of Yb:YV04 Single Crystals: Approaches to Produce a Few Crystals Simultaneously"// Journal of Ceramic Processing Research, vol.4, №3, 2003, p. 109-111

9. Yu.K.Voron'ko, E.V.Zharikov, D.A.Lis, A.A.Sobol, K.A.Subbotin, S.N.Ushakov, V.E.Shukshin "Spectroscopic investigations of NaGd(W04)2 and NaLa(Mo04)2 single crystals, doped by Yb3+ ions"// Proceedings of SPIE. Xl-th conference on Laser optics, St.Petersburg, Russia, June 30- July 04, 2003, v. 5478, p.60-68.

10. Yu.K. Voron'ko, M.A.Veshnyakova, E.E. Lomonova, A.V. Popov, A.A.Sobol, S.N.Ushakov, V.E.Shukshin "Spectroscopy Yb3+ in yttria - stabilized cubic zirconia crystals"// Proceedings of SPIE. Xl-th conference on Laser optics,St.Petersburg, Russia, June 30- July 04, 2003, v.5478, p.69-77.

11. П.А. Рябочкина, И.Н. Евтеева, O.A. Срибная, С.Н. Ушаков, В.Е. Шукшин, Д.А. Лис «Дисперсионные свойства кристаллов NaGd(W04)2, активированных ионами Yb3+»// Тезисы докладов IV международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы физики», 16-18 сентября 2003 г, Саранск, с. 96.

12. В.В. Кочурихин, С.Н. Ушаков, Вл-р Е. Шукшин, Вл-в Е. Шукшин, «Спектроскопия кристаллов YV04, активированных ионами Yb»// Материалы нано-, микро-и оптоэлектроники: физические свойства и применение. Сборник трудов второй Межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов, 13-15 октября 2003, Саранск, с.122-123

13. Ю.К. Воронько, М.А. Вишнякова, Е.Е. Ломонова, A.B. Попов, A.A. Соболь, С.Н. Ушаков, В.Е. Шукшин. «Спектроскопия ионов Yb3+ в кристаллах стабилизированного иттрием кубического диоксида циркония (CSZ)» // Неорганические материалы, 2004, т.40, №5, с. 1-8.

14. Воронько Ю.К., Жариков Е.В., Кочурихин В.В., Лис Д.А., Субботин К.А., Ушаков С.Н., Шестаков A.B., Шукшин В.Е. «Кристаллы NaGd(W04)2 , NaLa(Mo04)2, NaGd(Mo04)2 , YV04, активированные Yb3+ -перспективные среды для лазеров с полупроводниковой накачкой.»// Тезисы докладов X семинара-совещания «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» Краснодар, 6-11 июня 2004 г, с. 75.

Заказ № 123_Объем 1 п.л._Тираж 100 экз.

Типография «Прорыв»

РНБ Русский фонд

2006:4 11371

X

■А

г

У

Введение.

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ И ГЕНЕРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОКСИДНЫХ РАЗУПОРЯДОЧЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).

1.1. Кристаллы кальций-ниобий-галлиевого граната.

1.1.1. Кристаллическая структура гранатов.

1.1.2. Физические свойства монокристаллов КНГГ.

1.1.3. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства кристаллов КНГГ.

1.2. Кристаллы стабилизированного диоксида циркония.

1.2.1. Общая характеристика кристаллов и их физические свойства.

1.2.2. Структура Zr02: кубическая, тетрагональная, моноклинная фазы.

1.2.3. Методы исследования структуры кристаллов стабилизированного диоксида циркония.

1.2.4. Структура и состав окружения примесных ионов-стабилизаторов.

1.2.5. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства стабилизированных кристаллов диоксида циркония.

1.3. Кристаллы со структурой шеелита, активированные РЗИ.

1.3.1. Физические свойства кристаллов со структурой шеелита.

1.3.2. Структура шеелита.

1.3.3. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства.

1.4. Физические свойства, кристаллическая структура и спектральные свойства кристаллов ортованадата иттрия YVO4, активированных редкоземельными ионами.

1.5. Современные успехи в получении лазерной генерации на различных кристаллах, активированных Yb

1.6. Описание экспериментальных установок и технические характеристики использованных приборов.

1.6.1. Установка для спектроскопических исследований.

1.6.2. Установка для проведения кинетических измерений

1.7. Методика проведения спектроскопических исследований и расчета характеристик исследованных кристаллов.

ГЛАВА 2. СПЕКТРОСКОПИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ КНГГ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Yb3+.

2.1. Спектральные исследования.

2.2. Результаты.

ГЛАВА 3. СПЕКТРОСКОПИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Yb3+.

3.1. Объекты исследования.

3.2. Спектры поглощения кубических твёрдых растворов ZrQ-У203-УЬ20з.

3.3. Спектры люминесценции кубических твёрдых растворов Zr0^-Y203-Yb203.

3.4. Кинетика затухания люминесценции ионов Yb3+ в кубическом Zr02.

3.5. Селективные спектры с временным разрешением кубических твердых растворов Zr02-Y203-Yb203.

3.6. Сечение усиления.

3.7. Результаты.

ГЛАВА 4. СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ СО СТРУКТУРОЙ ШЕЕЛИТА, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Yb3+.

4.1. Введение. Объекты исследования.

4.2. Спектры поглощения иона Yb в кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов.

4.3. Спектры люминесценции иона Yb3+ в кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов.

4.4. Сечение усиления Yb в кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов.

4.5. Кинетики затухания люминесценции Yb3+.

4.6. Результаты.

ГЛАВА 5. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИСТАЛЛА YV04:Yb3+.

5.1. Спектры поглощения, люминесценции, кинетика затухания люминесценции и сечение усиления Yb

5.2. Результаты.

ГЛАВА 6. ГЕНЕРАЦИОННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ.

6.1. Схемы проведения экспериментов.

6.2. Генерация Yb3+ в кристаллах КНГГ.

6.3. Генерация Yb3+ в кристалле Z1O2-Y2O3.

6.4. Генерация Yb3+ в кристалле YVO4.

6.5. Результаты.

В настоящее время одной из задач, стоящих перед исследователями, является создание перестраиваемых по частоте фемтосекундных лазеров с лазерной диодной накачкой. В рамках этой задачи актуален поиск новых лазерных сред, обладающих благоприятными спектральными параметрами для получения коротких импульсов и перестройки длины волны лазерного излучения. Для решения этой задачи возможен поиск в следующих направлениях:

1) Применение разупорядоченных сред.

Разупорядоченные кристаллы за счет широких неоднородно уширенных спектров поглощения и люминесценции имеют ряд преимуществ по сравнению с монокристаллами с регулярной кристаллической решеткой:

- возможность осуществления перестройки частоты генерации в пределах неоднородно уширенной линии, ширина которой может достигать в некоторых случаях десятков нанометров;

- возможность получения ультракоротких импульсов;

- лучшие теплофизические и механические характеристики по сравнению с промышленными лазерными стеклами, которые также имеют неоднородно уширенные спектры;

- большая устойчивость по отношению к внешним условиям (например, к температурному дрейфу длины волны накачки).

2) Использование определенных типов активаторных ионов.

В последнее время пристальное внимание исследователей обращено к кристаллам, активированным ионами Yb , поскольку они обладают рядом преимуществ по сравнению с ионами других редкоземельных элементов. Их характеризуют:

- простая схема электронных уровней, исключающая эффекты кросс-релаксации, ап-конверсии и поглощения из возбужденного состояния;

- малый стоксов сдвиг (что особенно актуально при активации разупорядоченных кристаллов, теплофизические свойства которых несколько уступают упорядоченным средам);

- возможность накачки широко используемыми диодами на основе

•J I

InGaAs или InAlGaAs, так как полоса поглощения иона Yb находится в спектральном диапазоне 930-980 нм, и излучение диодов попадает в эту полосу.

Итак, использование разупорядоченных кристаллов, активированных Yb3+, является перспективным для создания новых лазеров, а исследования спектроскопических свойств ионов Yb в различных разупорядоченных матрицах являются важной задачей для создании новых лазерных материалов.

Для исследований выбраны три группы оксидных разупорядоченных кристаллов, существенно отличающихся друг от друга: кальций-ниобий-галлиевый гранат (КНГГ), стабилизированный иттрием диоксид циркония, ряд двойных вольфраматов и молибдатов со структурой шеелита - натрий-гад олиниевый вольфрамат (NGW), натрий-гадолиниевый молибдат (NGM), натрий-лантановый молибдат (NLM). Кроме них, был исследован кристалл

1 I ортованадата иттрия YV04: Yb , характеризующийся большими интегральными сечениями межуровневых переходов редкоземельных ионов (РЗИ).

Разупорядоченные кристаллы КНГГ, активированные редкоземельными ионами, исследуются уже около 20 лет. За это время на многих ионах-активаторах получена лазерная генерация с ламповой и лазерной накачкой в спектральной области 1-3 мкм при различных режимах генерации. В связи с распространением диодной лазерной накачки было решено акцентировать внимание на использовании изучаемых материалов в качестве активных элементов лазеров с диодной накачкой.

Кристаллы диоксида циркония традиционно привлекают внимание с точки зрения их использования в качестве лазерных кристаллов. Активация

2 I ионами Yb и использование диодной накачки позволяют уменьшить размеры изготовляемых из них лазерных элементов и тем минимизировать недостатки этих кристаллов (низкую теплопроводность и возможную неоднородность).

Следующая исследованная группа кристаллов - двойные вольфраматы и молибдаты со структурой шеелита. Интерес к этим кристаллам вызывает сочетание положительных свойств разупорядоченных материалов (большая ширина полос поглощения и люминесценции) с большими значениями сечений переходов, присущими этим кристаллам.

Целью диссертационной работы являлось исследование спектрально-люминесцентных свойств и кинетик затухания люминесценции разных классов оксидных разупорядоченных материалов, активированных Yb3+ и возможности их использования в качестве активных лазерных сред в ближней ИК-области (около 1 мкм), при лазерной диодной накачке.

Для достижения поставленной цели в данной работе ставились и решались следующие задачи: n i

- исследование спектрально-люминесцентных свойств иона Yb в кристаллах КНГГ; стабилизированного диоксида циркония; двойных вольфраматов и молибдатов: NGW, NGM и NLM; а также в кристаллах ортованадата иттрия YVO4;

2 3+

- исследование кинетик затухания люминесценции уровня F5/2 иона Yb во всех перечисленных кристаллах и определение его радиационного времени жизни;

-исследование спектров люминесценции иона Yb3+ при селективном возбуждении в разные участки спектров поглощения. С целью выделения спектров активаторных центров с различными временами жизни были также зарегистрированы спектры люминесценции с различной временной задержкой;

- проведение генерационных экспериментов на исследованных кристаллах с использованием лазерной диодной накачки.

Научная новизна. Впервые исследованы спектроскопические характеристики кристаллов КНГГ, диоксида циркония, двойных вольфраматов и молибдатов со структурой шеелита NGW, NLM, NGM и ванадата иттрия

Л 1

YVO4, активированных ионами Yb и оценены возможности их лазерного применения.

В кристаллах ZrC^-Y^Cb: Yb3+ и КНГГ: Yb3+ выявлено наличие нескольких типов оптических центров, отличающихся окружением иона-активатора.

На кристаллах КНГГ: Yb3+, Zr02-Y203: Yb3+ и YV04: Yb3+ впервые получена лазерная генерация в непрерывном и импульсном режимах с использованием лазерной диодной накачки. Показано, что эти кристаллы имеют удовлетворительные лазерные характеристики.

Практическое значение. Полученные в работе результаты могут быть использованы при создании твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой, генерирующих в ближнем ИК-диапазоне (около 1 мкм). Эти лазеры могут быть использованы в ряде народнохозяйственных, медицинских и специальных применений, как в качестве самостоятельных источников мощных сверхкоротких импульсов, так и для нелинейного преобразования полученного излучения в другие спектральные диапазоны.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем диссертации - 125 страниц, включая 48 рисунков, 9 таблиц и библиографию, содержащую 118 наименований.

Заключение.

В данной работе решена задача изучения спектральных свойств и генерационных характеристик разупорядоченных оксидных кристаллов, активированных ионами Yb3+ с целью использования этих материалов в качестве активных сред лазеров с диодной накачкой в ближнем ИК-диапазоне.

В работе получены следующие основные результаты:

1) По результатам проведенных спектроскопических исследований даны рекомендации по оптимизации составов и концентрации активатора в следующих разупорядоченных оксидных кристаллах: КНГГ, стабилизированного диоксида циркония, NGW, NGM, NLM и YVO4 для использования перечисленных кристаллов в качестве активных сред в лазерах с диодной накачкой.

2) На основе спектрально-кинетических исследований кристаллов (зарегистрированы спектры поглощения, люминесценции, кинетики затухания люминесценции уровня F5/2 иона Yb во всех изученных кристаллах, рассчитаны сечения поглощения, люминесценции и усиления) выявлено, что изученные кристаллы можно использовать для получения лазерной генерации в непрерывном и импульсном режиме с лазерной диодной накачкой. Во всех исследованных кристаллах зависимость сечения усиления от длины волны, вследствие неоднородного уширения спектров поглощения и люминесценции, имеет широкий и гладкий контур в области 1,0-1,06 мкм (в случае кристалла Zr02 - в области 1,0-1,07 мкм), что позволит осуществить перестройку длины волны лазерного излучения внутри этого контура.

3) При помощи методов селективной спектроскопии в кристаллах ZrO^: Yb3+ и КНГГ: Yb3+ экспериментально установлено наличие нескольких типов оптических центров, отличающихся локальным окружением ионагактиватора.

4) На кристаллах КНГГ: Yb3+, Zr02-Y203: Yb3+ и YV04: Yb3+ получена лазерная генерация в непрерывном и импульсном режиме с лазерной диодной накачкой. При этом даже в неоптимизированных экспериментальных условиях параметры генерации были сравнимы с таковыми для кристаллов с упорядоченной структурой. При изменении параметров резонатора получена перестройка длины волны излучения генерации в пределах 12-17 нм для каждого из исследованных кристаллов.

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить руководство НЦЛМТ ИОФ им. A.M. Прохорова РАН - директора центра ак. В.В. Осико и зав. отделением ЛТ д.ф.-м.н. Т.Т. Басиева за предоставленные возможности по выполнению настоящей работы и советы, высказанные при обсуждении. Выражаю благодарность к.ф.-м.н. Ушакову С.Н. за предложенную тему, руководство работой и ценные советы при обсуждении результатов. Благодарю заведующего лабораторией СКиС д.ф.-м.н. Воронько Ю.К. и в.н.с. лаборатории к.ф.-м.н. Соболя А.А. за ценные замечания, высказанные в процессе выполнения работы и общее руководство. Благодарю д.т.н. Ломонову Е.Е., к.х.н. Кочурихина В.В., д.т.н., проф. Жарикова Е.Е., н.с. Субботина К.А. за предоставленные образцы для исследований, сотрудников оптического участка Беляева Е.Н. и Моисееву Е.А. за изготовление образцов и активных элементов, а также всех сотрудников ИОФ им. A.M. Прохорова РАН, способствовавших выполнению этой работы.

1. Справочник по лазерам. Т.1. Москва. Советское радио, 1978

2. Handbook of laser science and technology; Ed. M.I. Weber Boka Raton: CRC press, 1982, v.l

3. Kaminski A.A. Laser crystals, their physics and properties, B.-H-rg-N.Y.// Springer-Verlag, 1981

4. Каминский А.А., Лазерные кристаллы, M. Наука, 1975

5. Каминский А.А., Физика и спектроскопия лазерных кристаллов. М. Наука, 1986

6. Euler B.F., Bruce J.A. Oxygen Coordinates of Compounds with Garnet Structure // Acta cryst., 1965, v.19, N53, p.971-978

7. Geller S., Espinosa G.P. and Crandall P.B. Thermal expansion of yttrium and gadolinium ion, gallium and aluminum garnets // J. Appl.Cryst., 1969, N2, p.86

8. Костык Л.В. Люминесценция и центры окраски кристаллов кальций-галлий-германиевого граната Ca3Ga2Ge30i2: Дис. канд. физ.-мат. наук, Львов, Львовский гос. университет, 1988, 167с

9. Антюхов A.M., Сидоров А.А., Иванов И.А. и др. Коэффициенты теплового расширения и некоторые физические свойства кальций-ниобий-галлиевого граната по данным рентгеновских измерений в интервале 6-310 К // ФТТ, 1985, т. 27, №12, с. 3683-3685

10. Abrahams I., Geller S. Refinement of the structure of a grossularite garnet // Acta cryst., 1958, v.l 1, N1, p.437-441

11. Каминский A.A., Белоконева Е.Л., Буташин A.B. и др. Кристаллическая структура и спектрально-люминесценцтные свойства катион-дефицитного граната Ca3(Nb,Ga)2Ga3Oi2 Nd3+ // Неорг. мат., 1986, т. 22, №7, с. 1061-1071

12. Voron'ko Yu.K., Gessen S.B., Es'kov N.A. et al. Efficient active media1. T Ibased on Nd -activated calcium niobium gallium garnets // Sov. Journ. Quantum Electron., 1990, v.20, N3, p.246-249

13. Гайдук М.И., Золин В.Ф., Гайгерова JI.C. Спектры люминесценции европия, М. Наука, 1974

14. Феофилов П.П. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов, М., «Физматгиз», 1959

15. 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

16. Воронько Ю.К., Еськов H.A., Ершова JI.M. и др. Поляризованная люминесценция ионов Еи3+ в кристаллах со структурой граната // Оптика и спектроскопия, 1991, т.70, №5, с.1038-1045

17. Еськов Н.А., Фаерман Н.А., Сурова Н.А. и др. Непрерывная серия твердых растворов со структурой граната в системе СаО — Nb205 -Ga203 -Ge203 // Укр. хим. журнал, 1985, т.51, №5, с.457

18. Каминский А.А., Миль В.В., Буташин А.В. и др. Два канала стимулированного излучения ионов Nd в кристалле Ca2(NbGa)2Ga30i2// Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1985, т.21, №12, с.2093-2095

19. Basiev Т.Т., Voron'ko Yu.K, Es'kov N.A. et al. Calcium-niobium-gallium garnets with Nd a new active medium for lasers with ultrashort pulse duration // SPIE, 1991, v.l839,p.91-103

20. Basiev T.T., Es'kov N.A., Karasik A.Ya. et.al. Disordered garnets Ca3(Nb,Ga)5Oi2: Nd3+ prospective crystals for powerful ultrashort-pulse generation // Optics Letters, 1992, v.17, N3, p. 201-203

21. Воронько Ю.К., Еськов Н.А., Подставкин А.С. и др. Кристаллы кальций-ниобий-галлиевого и кальций-литий-ниобий-галлиевого гранатов какактивные среды лазеров с диодной накачкой // Квантовая электроника, 2001, т.31, №6, с.531-533

22. Lupei A., Lupei V., Rogobete L. et al. Inhomogeneous broadening effects in optical spectra Nd3+ in CNGG and CLNGG // Conference digest CLEO Europe 2000, 10-15 Sept. 2000, CFH2

23. Balda R., Fernandez J. and Illaramendi M.A. Steady-state and time-j I л }resolved laser spectroscopy of Cr and Nd singly and doubly doped calcium niobium gallium garnet // Phys. Rev. B, 1993, v.48, N13, p.9279-9290

24. Воронько Ю.К., Еськов H.A., Королев C.B. и др. Люминесценция активаторных центров Еи3+ в кристаллах кальций-ниобий-галлиевых гранатов // Неорганические материалы, 1994, т.30, №1, с. 104-108

25. Воронько Ю.К., Гессен С.Б., Еськов Н.А. и др. Генерационные и спектроскопические свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Тт3+// Кв. Эл., 1993, т.20, №4, с.363-365

26. 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// Кв. Эл., 1996, т.23, №3, с. 229-230

27. 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

28. Балецкий B.C., Лисицына Е.Е. Синтетические аналоги и имитации природных драгоценных камней. М.: Недра, 1981

29. Кузьминов Ю.С., Осико В.В. Фианиты. Основы технологии, свойства, применение. М.,Наука, 2001

30. Сангвал К.Н. Травление кристаллов. Теория. Эксперимент. Применение. М. Мир, 1990

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

32. Baermann A., Guse W and Saalfeld Н. Characterization of different (Me,Zr02) Single Crystals Grown by «Skull-Melting» Technique./Л. Cryst. Growth, 1986, v.74, p. 331-335

33. Бокий Г.Б., Кристаллохимия. M.: Наука, 1971, с. 127

34. McCullough J. and Trueblood К. The Crystal Structure of Baddeleyite (Monoclinic Zr02) and its Relation to the Polymorphism of Zr02 // Acta Cryst., 1965, v.18, N6, p.983-991

35. Белов H.B. Очерки по структурной минералогии. Сб. Львовск. геол. об-ва при универ., 1950, №4, с.21

36. Teufer G. Crystal Structure of Tetragonal Zr02 // Acta Cryst., 1962, v. 15, N11, p.1187

37. Полежаев Ю.М. Высокотемпературная кубическая и тетрагональная форма Zr02 // Ж.Физ.Хим., 1967, т. 41, №11, с.2958-2959

38. Lunch С.Т., Vachidick F.W., Robinson L.A. Monoclinic-Tetragonal Transition of Zirconia. // J. Amer. Ceram. Soc., 1961, v. 44, N3, p.143-147

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

40. Cupres R., Wollast R. Polymorphism Conversion of Pure Zirconia. // Ber. Deut. Keram. Ges., 1963, v.40, N9, p.527-532

41. Smith D.K. and Newkirk H.W. Crystal Structure of Baddeleyite (Monoclinic Zr02) and its Relation to the Poliprism of Zr02 // Acta Cryst., 1965, v.18, N6, p.983-991

42. Белов H.B. Кристаллографическая структура бадделеита // Кристаллография, 1960, т.5, №3, с.460-461

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

44. Воронько Ю.К., Соболь А.А., Цымбал Л.И. Особенности фазовых превращений в твёрдых растворах систем ZrCb-L^Cb и Hf02-Ln203.//Heopr. Мат., 1998, т.34, №4, с.439-443

45. Воронько Ю.К., Зуфаров М.А., Игнатьев Б.В. и др. Комбинационное рассеяние света в монокристаллах Zr02-Gd2C>3 и Zr02-Eu203 с тетрагональной структурой // Оптика и спектроскопия, 1981, v.51, N4, р.569-571

46. 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 // ФТТ, 1978, т.20, №2, с.528-534

47. Osiko V.V., Voron'ko Yu.K., Sobol A.A. Spectroscopic Investigation of Defects Structure and Structure Transformations in Ionic Crystals.// Cryst. Springer, 1984, v.10, p. 37-86

48. Michel D., Pezer-j-Jorba M., Collonques R. Study by Raman Spectroscopy of Order-Disorder Phenomena Occurring in Some Binary Oxide with Fluorite-Related Structures // J. Raman Spect., 1976, v.5, N2, p.163-180

49. Perry C.H., Liu D.W., Ingel R.P. Characterization of partially stabilized Zirconia by Raman Spectroscopy // J. Am. Ceram.Soc., 1985, v.68, N8, p. 184-187

50. Воронько Ю.К., Зуфаров M.A., Осико B.B. и др. Фазовые превращения в твёрдых растворах на основе диоксида циркония // Препринт №64, М., ФИАН, 1983

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

52. Воронько Ю.К., Горбачёв А.В., Соболь А.А. Комбинационное рассеяние света и строение кубических твёрдых растворов на основе диоксидов циркония и гафния // ФТТ, 1995, т.37, №7, с. 1939-1952

53. Воронько Ю.К., Вишнякова М.А., Ломонова Е.Е. и др. Спектроскопия ионов Yb3+ в кристаллах кубического Zr02, стабилизированного иттрием //

54. Неорганические Материалы, 2004, т.40, №5, с.1-8

55. Steele D., Tender B.E.F. The structure of cubic Zr02:Y0|,5 solid solutions by neutron scattering // J. Phys C., 19746, v.7. p. 1-9

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

57. Li P., Chen W., Penner-Hahn Y.E. X-ray absorption studies of zirconia polymorths. I. Characteristic local structure // Phys. Rew. B, 1993. v.48. p. 1006310073

58. Li P., Chen W., Penner-Hahn Y.E. X-ray absorption studies of zirconia polymorths. II. Effect of Y203 dopant on Zr02 structure // Phys. Rew. B, 1993, v.48, p. 10074-10081

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

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

61. Александров В.И., Вишнякова M.A., Войцицкий В.П. и др. Спектроскопические свойства монокристаллов твердых растворов системы Zr02 Y2C>3, активированных хромом и неодимом // Неорганические материалы, 1990, т.26, №6, с. 1251-1255

62. Merino R.I., Orera V.M., Cases R. et al. Spectroscopic characterization of Er3+ in stabilized zirconia single crystals // J. Phys.: Condens. Matter, 1991, v.3, p.8491-8502

63. Merino R.I. and Orera V.M., Lomonova E.E. et al. Paramagnetic electron traps in reduced stabilized zirconia // Physical Review B, 1995, v.52. №9, p. 16501653

64. Воронько Ю.К., Зуфаров M.A., Соболь A.A. и др. Спектроскопия и строение активаторных центров Еи3+ в частично стабилизированных диоксидах циркония и гафния //Неорг. мат., 1997, т.ЗЗ, №4, с.452-464

65. Воронько Ю.К., Зуфаров Н.А., Соболь А.А. и др. Селективная спектроскопия и ближайшее окружение Ей* в моноклинных твердых растворах Zr02- Lu203 и НЮ2 Lu203 // Неорг. мат., 1996, т.32. №10,. с.1063-1068

66. 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

67. Dexpert-Ghys J., Faucher М. and Card P.J. Site selective spectroscopy and structural analysis of yttria doped zirconias // Solid State Chem. 1984, v.54, №2, p. 179-192

68. Arashi H. Absorption Spectrum of Er3+ Ions in Cubic Zirconia // J. Phys. Condens. Matter., 1991, v.3, p. 8491-8502

69. Мохосоев M.B., Кривобок В.И., Алейкина C.M. и др. Двойные вольфраматы и молибдаты натрия и иттрия, лантана и лантаноидов // Неорганические материалы, 1967, т.Ш, №9, с. 1657-1660

70. Клевцов Н.В., Козеева Л.П., Клевцова Р.Ф. О двойном вольфрамате LiYb(W04)2 // Неорг. мат., 1969, t.V., №10, с. 1844-1845

71. Каминский А.А., Колодный Г.Я., Сергеева Н.И. Оптический квантовый генератор непрерывного действия на основе кристаллов LaNa(Mo04)2 Nd3+, работающий при 300°К// Журнал прикладной спектроскопии, 1968, т.1Х, вып.5, с.884-885

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

73. Мохосоев M.B., Алексеев Ф.П. Луцык В.И. Диаграммы состояния молибдатных и вольфраматных систем // Новосибирск, «Наука», Сибирское отделение, 1978

74. Thornton J.R., Fountain W.D., Flint G.W. et al Properties of neodymium laser materials // Applied Optics, 1969, v.8, N.6, p. 1087-1102

75. Rico M., Volkov V., Zaldo С. Photoluminescence and up-conversion of Er3+ in tetragonal NaBi(X04)2, X = Mo or W, scheelites // Journal of Alloys and Compounds, 2001, v.323-324, p.806-810

76. Johnson L.F., Boyd G. D., Nassau К. et al. Calcium Tungstate. Spectroscopy and laser generation // Phys. Rev. B, 1962, v. 126, p. 1406

77. Nassau K., Loiacono G.M. Calcium Tungstate-III. Trivalent rare-earth substitution // J. Phys. Chem. Solids, 1963, v.24,p. 1503-1511

78. Peterson G.E., Bridenbaugh P.M. Laser oscillation at 1.06 mkm in the series Nao.5Gdo.5-xNdxW04 // J. Appl. Phys. Letters, 1964, v.4, p. 173-175

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

80. Каминский А.А., Саркисов С.Э. Исследование стимулированного излучения ионов Nd3+ в кристаллах на переходе 4F3/2-4In/2. Часть IV // Квантовая электроника, 1973, т.З, с. 106-108

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

82. Rubin J. J. and Van Uitert L.G. Growth of Large Yttrium Vanadate Single Crystals for Optical Maser Studies // Journ. of Appl. Phys., 1966, v.37, p.2920-2921

83. Каминский A.A., Антипенко Б.М. Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров, М., Наука, 1989, 270 с

84. Hur M.G., Yang W.S., Suh S.J. et al. Optical properties of EFG grown Nd:YV04 single crystals dependent on Nd concentration // Journal of Crystal Growth, 2002, v.237-239, p.745-748

85. Ohta К., Saito H., Obara M. et al. Characterization of a longitudinally pumped CW, room-temperature operation of Tm3+:YV04 laser // Journal of Applied Physics, 1993, v.32, N4, p.1651-1657

86. Golab S., Solarz P., Dominiak-Dzik G. et al. Optical properties of YVO4 crystals singly doped with Er , Ho , Tm // Journal of Alloys and Compounds, 2002, v.341, p.165-169

87. Golab S., Solarz P., Dominiak-Dzik G. et al. Spectroscopy of YVO:Ho3+ crystal // Appl. Phys. B, 2002, v.74, p.237-241

88. Zhang L., Wang G., Lin S. Synthesis, growth and spectral properties of Tm3+/Yb3+-codoped YVO4 crystal // J. Cryst. Gr., 2002, v 241, p. 325-329;

89. Sokolska L., Heumann E., Kuck S. et al. Laser oscillation of Er3+:YV04•5. о 1and Er , Yb :YV04 crystalsin the spectral range around 1,6 |im // Applied Physics1. B, 2000, v.71, p.893-896

90. Li P., Wang Q., Zhang X. et al. Analysis of a diode-pumped Nd:YV04 laser passively Q-switched with GaAs // Opt. and laser techn., 2001, v.33, p.383-387

91. Garcia-Lopez J.H., Aboites V., Kir'yanov A.V. et al. High repetition rate Q-switching of high power Nd:YV04 slab laser // Optics communications, 2003, v. 218, p. 155-160

92. H.B. Кравцов Основные тенденции развития твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой // Кв. Эл., 2001, т.31, №8, с.661-677

93. Brenier A., Boulon G. Overview of the best Yb3+ -doped laser crystals. // Journal of Alloys and Compounds, 2001, v. 323-324, p. 210-213

94. Hammons D.A., Csah L., Eichenhoiz J. et.al. 980 nm diode pumped laser3+operation and wavelength tunability performance in1. YbJ : YCOB // ASSL, 1999,v.26, p.286-289

95. Rotyliano S., Mikhailov V., Schulz S. et.al. Improving tungstste crystal laser performance by optimization of Yb concentration // ASSL, 2000, v. 34, p. 569571

96. Metrat G., Boudelle M., Muhlstein N. et al. Nucleation, morphology andspectroscopic properties of Yb3+-doped KY(W04)2 crystals growth by the top nucleated floating crystal method I I Journ. of Cryst. Gr., 1999, №197, p.883-888

97. Kuleshov N.V., Lagatsky A.A., Shcherbitsky V.G. et al. CW laser performance of Yb and Er, Yb doped tungstates // Appl. Physics B, 1997, v.64, p.409-413

98. Lagatsky A.A., Kuleshov N.V., Mikhailov V.P. Diode-Pumped CW Yb:KGW and Yb:KYW Minilasers // ASSL, 1999, v.26, p.291-294

99. Lagatsky A.A., Rafailov E.U., Leburn C.G. et al. Highly efficient Yb: KYW laser pumped by single narrow-stripe laser diode // Electronic Letters, 2003, v.39, №15, p.l 108-1110

100. Klopp P., Griebner U., Petrov V. Laser operation of the new stoichiometric crystal KYb(W04)2. // Appl. Phys. B, 2002, v.74, p. 185-189

101. Gaume R., Haumesser P.H., Viana B. et.al. Spectroscopic Properties and Laser Performances of Yb3+:Y2Si05, a New Infrared Laser Material // ASSL, 2000, v.34, p.171-173

102. Haumesser P.H., Gaume R., Viana B. et.al. Spectroscopy and laser performances of Yb3+ -doped silicate lasers // ASSL, 2001, v. 35, p.264-266

103. Raybaut P., Druon F., Chenais S. et al. Diode-pumped 100-fs lasers based on a new apatite-structure crystal: Yb3+: SrY4(Si04)30// ASSL ,2004, v.37, p. TuA8(l-4)

104. Wang P., Dawes J.M., Dekker P. et al. Spectral characterization and diode-pumped performance of Yb:YCOB // ASSL, 1999, v.26, p.631-634

105. Dekker P., Blows J., Wang P. et al. Q-switched Yb:YAl3(B03)4 laser in the infrared and green // ASSL, 2000, v.34, p.383-387

106. Druon F., Auge F., Balembois F et al. Efficient, tunable, zero-line-diode-pumped, continuous-wave Yb3+: Ca4Gd0(B03)3 laser // ASSL, 2000, v.34, p.85-89

107. Zhang H., Meng X., Wang P. et al. Slope efficiency of up to 73% for Yb: Ca4Y0(B03)3 crystal laser pumped by a laser diode. // Appl. Phys. B, 1999, v.68, p.l 147-1149

108. Courjaud A., Honninger C., Salin F. et al. 90-fs diode-pumped Yb: GdCOB laser // ASSL, 2000, v.34, p.592-595

109. Gaume R., Haumesser H., Viana B. Spectroscopy and diode-pumped laser operation of a new broadly tunable crystal : Yb3+:Sr3Y(B03)3// ASSL, 2001, v.35, p.411-413

110. Druon F., Chenais S., Raybaut P. Largely Tunable diode-pumped sub-100-fs Yb: BOYS laser // Appl. Phys В., 2002, v.74, p.201-203

111. DeLoach L.D., Payne S.A., Chase L.L. et. al Evaluation of Absorption•5 Iand Emission Properties of Yb Doped Laser Crystals for Laser Applications.// IEEE Journal of Quantum Electronics, 1993, v.29, № 4, p. 1179-1193

112. Алимов O.K., Ашуров M.X., Басиев T.T. и др. Перенос энергии электронного возбуждения пот примесным ионам в неупорядоченных средах // Труды ИОФАН., АН СССР, М.: Наука, 1987, т.9, с 50-142

113. Pestryakov E.V., Petrov V.V., Trunov V.I. et al. Spectroscopic and laser properties of BeLaAlnOi9 single crystals doped with Cr3+, Ti3+ and Nd3+ ions // Proceedings of SPIE, 2001, v. 4350, p. 68-74

114. Demidovich A.A., Kuzmin A.N., Ryabtsev G.I. et al. Influence of Yb concentration on Yb: KYW laser properties // Journal of alloys and compounds, 2000, v.300-301, p.238-241

115. Obaton A.F.,. Parent C, Flem G. et al. Yb3+-Er3+-codoped LaLiP4012 glass: a new eye-safe laser at 1535 nm // Journal of Alloys and Compounds, 2000, v.300-301, p.123-130

116. Brenier A., Metrat G., Muhlstein N. et al. Growth by the top nucleated floating crystal method and spectroscopic properties of Yb -doped KGd(W04)2 // Optical Materials, 2001, v.16, p. 189-192

117. Дианов E.M., Карасик АЛ., Корниенко JI.С. и др. Измерение сечения генерационного перехода в неодимовых стеклах // Квантовая электроника, 1975, т.2, №8, с.125-129.