Исследование возможности создания передающего лазера на кристалле двойных молибдатов, активированных тулием.

Список условных обозначений, сокращений и символов
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертационной работы
Степень разработанности тематики исследований
Цели и задачи
ГЛАВА 1 –Характеристики кристаллов двойных калий-редкоземельных вольфраматов
1.1 Синтез и структурные характеристики кристаллов двойных калий- редкоземельных вольфраматов KReW, Re = Gd, Y, Lu.
Выводы к Главе 1
ГЛАВА 2 – Спектроскопические характеристики кристаллов двойных калий-редкоземельных вольфраматов, активированных ионами тулия и гольмия
2.1 Структура энергетических уровней трехвалентных ионов тулия и гольмия
Выводы к Главе 2
Глава 3 – Мини-слэб лазеры на основе кристаллов Tm:KLu(WO4)2
3.1 Базовые конфигурации активных элементов мощных твердотельных лазеров с диодной накачкой
3.2 Схема накачки и измерение тепловой линзы активного слэб-элемента из кристалла 5%Tm:KLuW (срез Nm)
3.3 Параметры генерации и спектры излучения слэб-элементов 5%Tm:KLuW для Nm- и атермальных (АТ) срезов
3.4 Особенности генерации мини-слэба Nm-cut 5%Tm:KLuW в режиме пассивной модуляции добротности кристаллом Cr2+:ZnSe
3.5 Параметры непрерывной генерации миниатюрных стержневых элементов и пластин из b-cut Tm:KReW
Выводы к Главе 3
Глава 4 – Cпектрально-генерационные характеристики дисковых лазеров на основе кристаллов Tm:KReW
4.1 Основные конфигурации и схемы накачки дисковых лазеров
4.2 Технология изготовления активных элементов и первые эксперименты с дисковыми лазерами 15%Tm:KYW
4.3 Спектрально-генерационные характеристики дисковых лазеров на основе эпитаксиальных структур 5…15% Tm:KLuW/KLuW
4.4 Параметры генерации композитных активных элементов 5%Tm:KLuW/KLuW
Выводы к Главе 4

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность темы. Со времени первой экспериментальной демонстрации оптического квантового генератора [1] прошло более полувека. За этот период в области лазерной физики и оптических технологий были достигнуты впечатляющие результаты, во многом повлиявшие на облик современного мира. К настоящему времени источники когерентного излучения, а также оптические приборы и системы на их основе используются практически во всех областях человеческой деятельности, включая научные исследования, промышленное производство, телекоммуникацию и связь, метрологию, навигацию, медицину, военное дело и многое другое [2,3,4,5,6,7,8,9,10].
Значительный прогресс в области создания эффективных твердотельных лазерных источников во многом обусловлен современными достижениями в области исследований лазерных кристаллов, важнейшей задачей которых является поиск генерирующих соединений с заранее заданными свойствами. Таким образом, комплексные исследования новых активных сред и создание на их основе экспериментальных образцов высокоэффективных излучателей являются актуальными научно-техническими задачами, особенно важными при разработке специализированных и технологических лазеров.
Поскольку лазерная генерация практически во всех твердотельных средах осуществляется по принципу «свет в свет», т.е. световая энергия накачки преобразуется активной средой и резонатором в когерентное лазерное излучение, то для оптимального режима работы лазерных излучателей необходимо обеспечить максимально полную передачу энергии от источника накачки в активную среду. В этой связи особый интерес представляют твердотельные кристаллические матрицы, в которых ионы-активаторы имеют большие сечения переходов в области длин волн генерации и накачки, что позволяет сравнительно легко реализовать как специальные конфигурации активных элементов (дисковые модули, мини-слэбы и т.п.), так и различные режимы генерации, включая быструю перестройку по спектру, модуляцию добротности и т.п. К числу таких матриц относится группа моноклинных кристаллов двойных вольфраматов калия со структурной формулой KRe(WO4)2, где Re = Gd, Y, Lu (в сокращенном варианте KReW). Поскольку при легировании трехвалентные ионы-активаторы (Nd3+, Yb3+, Tm3+, Но3+ и др.) замещают ионы гадолиния, иттрия и лютеция, у которых нет полос поглощения в ИК- и видимой области спектра, то степень легирования может быть достаточно большой, вплоть до полной самоактивации, т.е. 100% замещения.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1 – Характеристики кристаллов двойных калий-редкоземельных вольфраматов.
1.1 Синтез и структурные характеристики кристаллов двойных калий- редкоземельных вольфраматов KReW, Re = Gd, Y, Lu.
Монокристаллы двойных калий-редкоземельных вольфраматов выращиваются на лабораторной кристаллизационной установке НХ620Н с весовым контролем процесса, общий вид установки представлен на рисунке 1.1(а), блок- схема основных элементов установки изображена на рисунке 1.1(б).
























Трехзонная печь с резистивным нагревом, схематически изображенная на рисунке 1.1(б), обеспечивает необходимые тепловые условия с малыми температурными градиентами (?T<1 град/см), при этом прецизионный контроль температуры (+/-0.1 град) осуществлялся с помощью терморегуляторов ПИТ-3. Для измерения температуры в печи и внутри тигля была использована платина/платинородиевая (10% Rh) термопара, соединенная с потенциометром Р3003 или лабораторным регистратором РТ-1 с самописцем. Рост кристаллов проводится из платиновых тиглей диаметром 70 и высотой 120 мм с толщиной стенки до 2 мм в атмосфере воздуха.
Для изготовления шихты были использованы стандартные наиболее чистые реактивы : оксид гадолиния, Gd2O3,(ГдО- Г), оксид европия Eu2O3(ЕвО- Ж), оксид иттрия Y2O3 (ИтО-МГр)(ИтО-Е), оксид лютеция Lu2O3 (ЛюО-Д), оксид диспрозия Dy2O3 (ДиО-Ж), оксид гольмия Ho2O3 (ГоО-Е), оксид тулия Tm2O3 (ТуО-Д), оксид вольфрама WO3 (осч -12), карбонат калия K2CO3 (осч-12).
Наплавление шихты в тигель осуществляется в следующем порядке: механическая смесь карбоната калия с оксидом вольфрама медленно нагревается (< 50 град/час) до температуры расплавления ~ 9000 С, после остывания в тигель добавляется в необходимой пропорции оксид РЗМ и далее производился нагрев до температуры синтеза, ~ 10000 С. Перед опусканием затравки раствор-расплав перемешивается до гомогенного состояния специальной мешалкой.
Необходимо отметить, что кристаллы двойных калий-редкоземельных вольфраматов со структурой «?-KRe(WO4)2» при температуре > 10000С обладают реконструктивным полиморфным превращением и не могут быть выращены из стехиометрического расплава [40], поэтому рост кристаллов KGd(WO4)2, KY(WO4)2 и KLu(WO4)2, активированных РЗМ, проводится из раствора - расплава дивольфрамата калия (K2W2O7) с концентрацией двойного вольфрамата от 40 до 15 мол% в условиях малых градиентов температуры, ?T
<1 град/см [41]. К основным преимуществам низкоградиентных технологий роста можно отнести следующее:
- колебания температуры в расплаве, вызывающие неоднородности в кристалле, становятся пренебрежимо малыми;
- термические напряжения снижаются до уровня, при котором они не приводят к образованию дефектов в кристаллах;
- ввод штока затравки через патрубок, играющий роль "диффузного затвора", а также уменьшение максимальной температуры раствора-расплава подавляют процессы разложения и испарения расплава;
- преобладающим становится слоевой механизм роста, в результате чего фронт кристаллизации может быть полностью ограненным.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Maiman T.H. Stimulated optical radiation in ruby // Nature, 1960, vol.187 (4736), pp.493–494
2. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В. Я. Панченко. – М., 2009. – 664 с.
3. Александров М.Т., Лазерная клиническая биофотометрия (теория, эксперимент, практика) / М. Т. Александров. – М., 2008. – 584 с.
4. Демтредер В., Лазерная спектроскопия. – М.: Наука, 1985. – 608 с.
5. Maini A.K. Lasers and Optoelectronics: Fundamentals, Devices and Applications. John Wiley and Sons Ltd., London: Delhi, 2013.
6. Peng Q., Juzeniene A., Chen J., Svaasand L., Warloe T., Lasers in medicine // Reports on Progress in Physics, 2008, V. 71, No.5, 056701
7. Stupl J. and Neuneck G. Assessment of Long Range Laser Weapon Engagements : The Case of the Airborne Laser // Science and Global Security, 2010, Vol.18, pp.1-60.
8. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование: Пер. с англ. / Р. Межерис. М.: Мир, 1987. - 550 с.
9. Рубаненко Ю.В. Военные лазеры России / Ю.В. Рубаненко. М.: Издательский дом «Столичная энциклопедия», 2013 – 390 с.
10. Жаров В.П., Летохов B.C. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. – М.: Наука, 1984. – 320 с.
11. Каминский А.А., Клевцов П.В., Ли Л., Павлюк А.А. Стимулированное излучение кристаллов KY(WO4)2: Nd3+// Квантовая электроника, 1971, т.8, стр. 113-116

Весь текст будет доступен после покупки