ИССЛЕДОВАНИЕ СВЯЗИ ОПТИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ ВАНАДАТОВ С ИХ СТРУКТУРНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………6
1.1 История исследований…………………………………………………..6
1.2. Свойства кристаллов ванадатов………………………………………13
1.3 Преимущества и недостатки ванадатов……………………………….24
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛОВ ВАНАДАТОВ……………………………………………………29
2.1 Методы формирования новых активных сред лазеров на основе кристаллов ванадатов………………………………………………………………29
2.2. Методы формирования на кристаллах смешанных ванадатов………33
ГЛАВА 3 Исследования нелинейно-оптические свойства ванадатов……………………………………………………………………………37
3.1 Спектральные параметры кристаллов ванадатов…………………….37
3.2 Системы генератор-усилитель на основе на основе кристаллов ванадатов……………………………………………………………………………46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………...54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………..56

Весь текст будет доступен после покупки

Разработка высокоэффективных твердотельных лазеров нового поколения, расширение их функциональных возможностей и методов управления режимами их генерации позволяет обеспечить прогресс в развитии оптической связи, навигационных систем, лазерной медицины, биотехнологий, мониторинга окружающей среды и в других направлениях. Развитие современной лазерной физики для решения многих научных и практических задач требует разработки и создания полностью твердотельных, компактных, высокоэффективных источников лазерного излучения,
Они обладают большими сечениями поглощения и вынужденного излучения, широкими линиями поглощения излучения накачки. Кристаллы ванадатов являются хорошими ВКР преобразователями, обладают высокими значениями двулучепреломления и нелинейными (керровскими) коэффициентами. Сочетание спектральных, нелинейных и механических свойств этих кристаллов приводит к высокой эффективности лазеров, работающих в непрерывном и импульсном режимах. Анизотропия кристаллической решётки ванадатов позволяет получать оптическое приломление, а высокая теплопроводность способствует лучшему охлаждению активной среды. Преобразование длины волны излучения путем параметрической генерации, ВКР преобразований, генерации гармоник, а также суммарных и разностных частот позволяет использовать уже имеющиеся источники лазерного излучения для расширения спектрального диапазона.
На основе таких кристаллов ванадатов реализовано большое количество лазерных систем с рекордными энергетическими параметрами.
С другой стороны, большое сечение вынужденного излучения для ж- кристаллизации является серьёзным недостатком для работы в режиме пассивной модуляции добротности с широко используемыми насыщающимися поглотителями на кристаллах.
Высокое усиление активной среды в этом случае ограничивает накопление инверсии, что приводит к малой энергии генерируемого импульса и низкой пиковой мощности.
Широкое использование анизотропных свойств ванадатов требует уточнения их спектральных свойств. Приводимые в литературе спектры люминесценции для кристаллов ванадатов, вырезанных вдоль оси а, на переходе для - кристаллизации значительно отличаются друг от друга. Характерной особенностью многих из них является положение абсолютных максимумов в спектрах люминесценции на переходе.
Различие свойств кристаллов ванадатов вдоль разных кристаллографических осей позволяет при необходимости выбирать направления, вдоль которых изменяются сечения усиления. Однако детальных исследований зависимостей усиления на различных участках спектра проведено не было.
Объект исследования - физические свойства оптических монокристаллов сложных оксидов ванадатов.
Предмет исследования монокристаллы сложных оксидов ванадатов.
Цель работы: найти зависимость спектральных параметров активированных примесными ионами кристаллов ванадатов от состава.
В рамках этого направления решаются следующие основные задачи:
1. Изучить литературные данные по оптическим и физическим параметрам кристаллов ванадатов.
2. Рассчитать спектральные параметры активированных кристаллов ванадатов.
3. Исследовать спектральных параметров кристаллов ванадатов ионов в зависимости от состава.
Впервые исследованы генерационные и спектральные параметры ванадатов лазеров на кристаллах смешанных ванадатов ионов неодима, работающие по четырёх- и квазитрёхуровневой схемам с управлением формы спектра люминесценции и длиной волны генерации.
Исследованы способы получения двухчастотной генерации для кристаллов иттриевого, гадолиниевого и смешанных ванадатов с использованием методик: а) внесение дополнительных спектральноселективных потерь; б) управление усилением активной среды.
Получена генерация терагерцового ТНг излучения с использованием разностной частоты двухчастотного лазера ванадатов в нелинейных кристаллах для нано- и пикосекундного режимов лазерной генерации.
Результаты данных исследований можно расширить и на другие кристаллические среды, поскольку аналогичные зависимости наблюдаются и в других одноосных и двуосных кристаллах или аллюминат иттрия.
Проведенные исследования процессов управления временными параметрами позволяют на основе кристаллов.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Твердотельные лазеры на кристаллах ванадатов с полупроводниковой накачкой

1.1 История исследований

В 1801 г. мексиканский химик А.М. дель Рио, исследуя пробу свинцовой руды из Цимапан (Мексика), выделил соли нового элемента, которые при действии на них кислот давали соединения красного цвета. Элемент был назван эритронием (от греч. erythros – красный). Однако вскоре после работ других исследователей и собственной проверки дель Рио усомнился в собственных выводах и отказался от своего открытия, решив, что встретился с недавно открытым хромом. В 1830 г. шведский химик Н.Г. Зефстрем обнаружил этот элемент в необычно ковкой железной руде из рудника Таберг (Швеция) и назвал его ванадием по имени германо-скандинавской богини красоты Vanadís, по-видимому, из-за удивительного цветового многообразия его соединений. В 1831 г. немецкий химик Ф. Вёллер, который был близок к самостоятельному открытию того же элемента, показал тождественность ванадия и эритрония [1].
Первое описание химических свойств ванадия было сделано в 1831 г. Й.Я. Берцелиусом, однако по-настоящему его химия была освещена только в 1867 г. в работах англичанина Г. Роско. Ему удалось выделить металлический ванадий (чистотой 96,0 %) путем восстановления VC12 водородом, определить атомный вес этого элемента и принадлежность его к группе фосфора. В дальнейшем многие химики пытались получить более чистый ванадий, но безуспешно. Ванадий, в силу трудности его очистки от кислорода, азота, углерода и водорода, получался хрупким. Лишь в 1927 г. американским химикам Д. Мардену и М. Ричу удалось получить первые образцы ковкого ванадия (чистотой 99,8 %), восстановив его из V2O5 кальцием.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Справочник по лазерам, под ред. R.J.Pressley (перевод под ред. A.M. Прохорова)// М.:Советское радио, т.1, 503, (1978)
2. Koechner W., Solid-State Laser Engineering // New York, "Springer-Verlag" (1996)
3. Marvin J., Handbook of lasers I I Vol. 18. CRC press (2001).
4. Fan, F.Y. Diode laser-pumped solid-state lasers // IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol.24 (6), 895 - 91(1988)
5. Кравцов H.B. Основные тенденции развития твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой.// Квантовая электроника, т. 31, №8. с 661 - 677 (2001)
6. Ман Т.В.., Pump source requirements for end-pumped lasers // IEEE J.of Quantum Electron, v.26, No.2, p.311-314 (1990).
7. Zverev G. M. Solid-state micro lasers based on crystals with a high concentration of neodymium ions // Bull. Acad. Sci. USSR Phys. Ser., vol. 46, № 8, pp. 108-112 (1982)
8. Чижиков В.И. Твердотельные лазеры с диодной накачкой // Соросовский образовательный журнал, 7. - №8. с. 103-107 (2001).
9. Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М., Основы лазерной техники // М., «Советское радио» (1972)
10. Ман А.А., Соме Л.Н., Фромзель В.А., Яшин В.Е., Лазеры на неодимовом стекле //М., «Наука» (1990)
11. Siegman А.Е. Lasers // University Science Books (1986).
12. O'Connor J.R. Unusual crystal-field energy levels and efficient laser properties of YV04:Nd // Appl. Phys. Lett., v.9, pp. 407-409 (1966)
13. Загуменный А.И. Кристаллы GdV04 : Nd - новый материал для лазеров с диодной накачкой.// Квантовая Электроника, 19(12), 1149-1150 (1992).
14. Багдасаров Х.С., Богомолова Г.А., Каминский А.А., Попов В.И., Поглощение, люминесценция и индуцированное излучение кристаллов YV04-Nd3+.// Доклады Академии наук СССР, т. 180, №6,1347 (1967)
15. Каминский А.А., Богомолова Г.А., Ли. И., Поглощение, люминесценция индуцированное излучение и кристаллическое расщепление уровней ионов Nd3+ в кристалле YV04.// Неорганические материалы, т. 5, №4, (1969).
17. Yaney P.P. and DeShazerL. G., Studies and analysis of the laser states of Nd3+in YV04// JOSA, v. 66, №12, pp. 1405-1414 (1976)
18. Bass M.; DeShazer L. G.; Yaney P. P., Evaluation of Nd:YV04 and Ho:Er:Tm:YV04 as Pulse Pumped Q-Switched Lasers.// Semiannual technical report, University of Southern California, Los Angeles (USA), №. AD/A-000911; ECOM-74-0104-1 (1974).
19. Fields, R. A., Birnbaum, M. Fincher, C. L., High efficient Nd:YV04 diode-laser end-pumped laser // Applied Physics Letters , v. 51, Dec. 7, p. 1885- 1886(1987)
20. Ryba-Romanowski W., YV04 crystals - puzzles and challenges.// Crystal Research and Technology, v. 38, 4, p. 225-236 (2003)
21. Sato A., , Lasing characteristics and optimizations of a diode-side-pumped Tm, Ho:GdV04 laser //Optics Letters, Vol. 29, Issue 8, pp. 836838 (2004)
22. Chen F. A comparative study on diode-pumped continuous wave Tm:Ho:YV04 and Tm:Ho:GdV04 lasers.// Laser Physics, v. 21, _3, pp 468-471 (2011)
23. Tolstik N. A. A. E. Troshin, S. V. Kurilchik, V. E. Kisel, N. V. V. N. Kuleshov, M. I. Kupchenko, Spectroscopy, continuous-wave and Q-switched diode-pumped laser operation of Er3+, Yb3+: YV04 crystal //Applied Physics B. v. 86. - №. 2. - p. 275-278 (2007).
24. Maunier С, Growth, spectroscopic characterization, and laser performance of Nd:LuV04, a new infrared laser material that is suitable for diode pumping // JOS A B, 79(8), 17941800. (2002)
25. Lizhen Zhang, Zushu Hu, Zhoubin Lin, Guofu Wang. Growth and spectral properties of Nd3+:LaV04 crystal // Journal of Crystal Growth 260(3) 460-463(2004)
26. Ostroumov V.G., Spectroscopic properties and lasing of Nd:Gd0.5La0.5VO4 crystals, // Optics Communications 124(1), p. 63-68 ( 1996)
27. Qin L., Meng X., Du Ch., Zhu L., Xu B., Shao Z., Liu Zh., Fang Q., Cheng R. Growth and properties of mixed crystal Nd: YGdV04.// Journal of Alloys and Compounds, 354 ,259-262(2003)
28. Zhuo Z., Zhao and J.Z Chen, Study of the laser performance of a novel mixed Nd:Yo.8Luo.2V04crystal // Laser Phys. Lett. 1 (2), 116(2010)
29. Yu,Y. Yu., Huaijin Z., Z/ Wang, J/ Wang, X/ Cheng, Z. Shao, M. Jiang. Growth and laser characterization of mixed Nd:LuxGdi_xV04 laser crystals // Journal of Crystal Growth 293(2) 394-397 (2006)
30. Zagumennyi A.I., Kutovoi S.A., Sirotkin A.A., Kutovoi A.A., V.I. Vlasov V.I., Iskhakova L.D., Zavartsev Y.D., Luthy W., Feurer T., Spectroscopy and lasing of new mixed Nd-doped (Sc,Y)V04 crystals //Appl Phys B ,99: 159-162(2010)
31. Liu J., Improvement of passive ^-switching performance reached with a new Nd-doped mixed vanadate crystal Nd:Gd0.64Y0.36vo4 11 °Pt- Lett- 28> 2330-2332 (2003)
33. Kaminskii A. A., Tetragonal vanadates YV04 and GdV04 - new efficient x(3)-materials for Raman lasers // Opt. Commun. 194(1-3), 201-206 (2001).
34. Kaminskii, A. A., Rhee, H., Eichler, H. J., Ueda, K., Oka, K., & Shibata, H., New % (3)-nonlinear-laser manifestations in tetragonal LuV04 crystal: more than sesqui-octave Raman-induced Stokes and anti-Stokes comb generation and cascaded self-frequency tripling //. Applied Physics B, 93(4), 865-872 (2008).
35. Kaminskii A. A., Eichler H. J., Rhee H. New nonlinear-laser effects in GdV04-host- crystal for Ln lasants //Crystal Research and Technology .v.. 43. №. 11, p. 1117-1125 (2008).
36. Chen, X. H., Zhang, X. Y., Wang, Q. P., Li, P., & Cong, Z. H. Diode-pumped actively Q-switched c-cut Nd: YV04 self-Raman laser. Laser Physics Letters, 6(1), 26 (2009).
37. Selivanov, A. G., Denisov, I. A., Kuleshov, N. V., & Yumashev, K. V. Nonlinear refractive properties of Yb3+-doped KY (W04)2 and YV04 laser crystals // Applied Physics B, 83(1), 61-65 (2006).

Весь текст будет доступен после покупки