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

Список условных обозначений, сокращений и символов 5
ВВЕДЕНИЕ 7
Актуальность темы диссертационной работы 7
Степень разработанности тематики исследований 9
Цели и задачи 10
ГЛАВА 1 –Характеристики кристаллов двойных калий-редкоземельных вольфраматов
1.1 Синтез и структурные характеристики кристаллов двойных калий- редкоземельных вольфраматов KReW, Re = Gd, Y, Lu.
11
Выводы к Главе 1 20
ГЛАВА 2 – Спектроскопические характеристики кристаллов двойных калий-редкоземельных вольфраматов, активированных ионами тулия и гольмия

21
2.1 Структура энергетических уровней трехвалентных ионов тулия и гольмия
21
Выводы к Главе 2 24
Глава 3 – Мини-слэб лазеры на основе кристаллов Tm:KLu(WO4)2 24
3.1 Базовые конфигурации активных элементов мощных твердотельных лазеров с диодной накачкой
24
3.2 Схема накачки и измерение тепловой линзы активного слэб-элемента из кристалла 5%Tm:KLuW (срез Nm)
25
3.3 Параметры генерации и спектры излучения слэб-элементов 5%Tm:KLuW для Nm- и атермальных (АТ) срезов
28
3.4 Особенности генерации мини-слэба Nm-cut 5%Tm:KLuW в режиме пассивной модуляции добротности кристаллом Cr2+:ZnSe
34
3.5 Параметры непрерывной генерации миниатюрных стержневых элементов и пластин из b-cut Tm:KReW
44
Выводы к Главе 3 48
Глава 4 – Cпектрально-генерационные характеристики дисковых лазеров на основе кристаллов Tm:KReW
49
4.1 Основные конфигурации и схемы накачки дисковых лазеров 49
4.2 Технология изготовления активных элементов и первые эксперименты с дисковыми лазерами 15%Tm:KYW
58
4.3 Спектрально-генерационные характеристики дисковых лазеров на основе эпитаксиальных структур 5…15% Tm:KLuW/KLuW
61
4.4 Параметры генерации композитных активных элементов 5%Tm:KLuW/KLuW 72
Выводы к Главе 4 81

Заключение 82
Список литературы 85
Список публикаций по теме работы 92

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.

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

П1. Багаев С.Н., Ватник С.М., Майоров А.П., Павлюк А.А., Плакущев Д.В.
Спектроскопия и лазерная генерация моноклинных кристаллов KY(WO4)2:Tm3+
// Квантовая электроника, 2000, т.30, стр. 310-315
П2. Vatnik S.M., Vedin I.A., Pavljuk A.A. High-efficient diode-pumped thin disk 15%Tm:KYW laser // Proc. SPIE 2007, vol. 6731, pp. 673103 (1-4)
П3. Vatnik S.M., Vedin I.A., Pavlyuk A.A. High-efficiency 5%Tm:KLu(WO4)2 Nm- cut minislab laser // Laser Physics Letters, 2012, vol. 9, 765-769
П4. Ватник С.М., Ведин И.А., Курбатов П.Ф., Павлюк А.А. Эффективная двухмикронная генерация дисков и композитных структур 5%Tm3+:KLu(WO4)2/KLu(WO4)2 // Квантовая электроника, 2014, т.44, стр. 989- 992
П5. Bagayev S. N., Vatnik S. M., Vedin I. A., Orlovich V. A., Kuleshov N. V., Pavlyuk A. A., Gusakova N. V., Kurilchik S. V., Yasukevich A. S., Kisel V. E., Yumashev K. V., Loiko P. A., and Dashkevich V. I. Efficient Tm-laser operation based on 5at.%Tm:KLu(WO4)2 with Nm and AT orientations // AIP Conference Proceedings 2098, 020003 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5098147

Весь текст будет доступен после покупки