Спектроскопические, фотохимические и лазерные характеристики флюоритоподобных кристаллов, активированных ионами Ce3+ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат физико-математических наук Марисов, Михаил Александрович

• Марисов, Михаил Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Марисов, Михаил Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ АКТИВНЫХ СРЕД УФ ДИАПАЗОНА С ИСПОЛЬЗВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ РАБОЧИХ

МЕЖКОНФИГУРАЦИОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ РЗИ.

1.1 Межконфигурационные переходы РЗИ в качестве лазерных переходов.

1.2 Особенности использования межконфигурационных переходов РЗИ. Обоснование выбора иона Се3+.

1.3 Фотодинамические процессы в активных средах УФ диапазона.

1.3.1 Модель фотодинамических процессов в активной среде в условиях интенсивной

УФ накачки.

1.3.2. Метод соактивации.

ГЛАВА 2 ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ВЫРАЩИВАНИЮ КРИСТАЛЛОВ И ИССЛЕДОВАНИЮ ИХ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

2.1 Выращивание кристаллов.

2.1.1 Особенности приготовления серии образцов.

2.2 Техника проведения спектроскопических, лазерно-спектроскопических исследований и экспериментов, направленных на изучение эффекта лазерной генерации

2.2.1 Техника спектрально-кинетических исследований.

2.2.2 Техника "pump-probe" экспериментов.

ГЛАВА 3 ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕРИЙ-АКТИВИРОВАННЫХ ФЛЮОРИТОПОДОБНЫХ КРИСТАЛЛОВ.

3.1 Исследование кристаллов CaF2.

3.1.1 Кристаллическая структура и особенности активации кристаллов флюорита трехвалентными редкоземельными ионами.

3.1.2 Спектроскопические и фотохимические характеристики кристаллов флюорита, активированных ионами Се3+.

3.2 Исследование кристаллов KY3F10.

3.2.1 Кристаллическая структура и особенности активации.

3.2.2 Спектроскопические и фотохимические характеристики кристаллов KY3F10, активированных ионами Се3+.

3.2.3 ОКГ на основе кристаллов KYF:Ce+Yb.

3.3 Исследование кристаллов двойных фторидов LiMeF4.

3.3.1 Кристаллическая структура и особенности активации.

3.3.2 Спектрально-кинетические характеристики кристаллов LiMeF4 (Me = Y, Lu), активированных ионами Се3+.

3.3.3 Твердые растворы LiYi.xLuxF4.

3.3.4 Определение коэффициента распределения ионов церивой подгруппы (на примере ионов Nd3+) в кристаллах LiLuxYixF4.

3.3.5 Свойства кристаллов LiLuxYixF4:Ce и LiLuF4:Ce3++Yb3+ при возбуждении УФ излучением.:.

3.3.6 Сравнительные характеристики активных сред на основе кристаллов LiLuxYi-xF4:Ce3+ и LiLuF4-.Ce3++Yb3+ в режиме лазерной генерации.

ГЛАВА 4 НОВАЯ АКТИВНАЯ СРЕДА УФ ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛА

BaY2F8:Ce3+.

4.1. Кристаллическая структура и особенности активации кристаллов BYF.

4.2 Спектроскопические и лазерные характеристики кристаллов BaY2Fg:Ce3+.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектроскопические, фотохимические и лазерные характеристики флюоритоподобных кристаллов, активированных ионами Ce3+»

Потребность в технически простых способах получения перестраиваемого по частоте лазерного излучения в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне спектра год от года возрастает. При этом для большинства приложений важно, чтобы эти способы обеспечивали возможность широкого варьирования энергетических, спектральных, временных и пространственных характеристик излучения таких лазеров.

В настоящее время для получения лазерного излучения в УФ области спектра используют либо технику нелинейного преобразования частоты лазеров других спектральных диапазонов, либо используются газовые лазеры, которые излучают только на фиксированных длинах волн. При этом, хотя УФ газовые лазеры и обладают высокими энергетическими характеристиками, однако пространственные характеристики генерируемого ими излучения (в первую очередь, расходимость и когерентность пучка по поперечному сечениию) в совокупности с невозможностью существенной перестройки частоты излучения ограничивают сферу их использования в технологических процессах [1]. Лазерные системы, использующие технику нелинейного преобразования частоты излучения серийных перестраиваемых лазеров видимого и инфракрасного (ИК) диапазонов, по энергетическим характеристикам излучения, конечно, значительно уступают эксимерным лазерам, но при этом удается обеспечить лучшие пространственные характеристики лазерного излучения [2]. Однако такие излучатели оказываются громоздкими, сложными в настройке и требуют для своей эксплуатации высококвалифицированный персонал. Кроме того, технически сложным и дорогостоящим оказывается обеспечение долговременной стабильности их выходных (спектральных и энергетических) характеристик, а также невозможным, без кардинальной перестройки всей архитектуры лазерной системы, наращивание выходной мощности генерируемого излучения.

Альтернативным путем получения когерентного УФ излучения было бы создание перестраиваемых по частоте твердотельных лазерных источников, генерирующих излучение непосредственно в УФ области. Твердотельные лазерные системы УФ диапазона наряду с эксплуатационными преимуществами кристаллической активной среды совмещали бы в себе компактность, простоту технической реализации, сочетающейся с возможностью масштабирования энергетических характеристик, управления временными, пространственными и спектральными характеристиками генерируемого ими излучения.

Предпосылки создания твердотельных лазеров УФ диапазона были заложены в работах Elias. [3], и Yang и DeLuca [4]. Ими в 1977 г. было предложено использовать межконфигурационные переходы редкоземельных ионов (РЗИ) в широкозонных диэлекирических кристаллах для генерирования УФ лазерного излучения. Однако при накачке кристаллов активированных РЗИ, в области полос 4f-5d поглощения индуцируются так называемые фотодинамические процессы, которые оказываются причиной деградации оптических свойств кристаллов и зачастую исключают возможность получения на них вынужденного излучения [5].

Исследования, направленные на изучение процессов происходящих в кристаллической активной среде, под воздействием интенсивного УФ излучения накачки, а также разработка методов управления этими процессами являются на сегодняшний день одними из наиболее актуальных проблем одновременно нескольких областей науки: физики твердого тела, оптической и лазерной спектроскопии, физики твердотельных лазеров, кристаллофизики и кристаллохимии. Одной из сторон этой проблемы является также создание кристаллических материалов с прогнозируемыми (управляемыми) свойствами. Актуальность данного диссертационного исследования соответствует приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники в Российской Федерации (РФ) [6], а разрабатываемые технологии попадают под класс технологий, признанных в РФ критическими [7].

Целью работы является- исследование возможностей кристаллохимических методик воздействия на спектрально-кинетические, фотохимические, усилительные и лазерные характеристики активированных ионами Се3+ флюоритоподобных фторидных кристаллов, направленных на улучшение эксплуатационных характеристик существующих и создания новых кристаллических активных сред УФ диапазона.

В- настоящей работе развиваются кристалл охимические методики управления свойствами фторидных кристаллов, активированных ионами Се , первоначально предложенные и апробированные в работе [8]. Исследования осуществлялись по двум направлениям. В* основе первого из них лежит идея изоморфного замещения катионов матрицы-основы сходными по химическим свойствам катионами, не приводящее к изменению кристаллической структуры (синтез смешанных кристаллов). При, этом концентрация замещаемых катионов составляет 10 ат.% и более. Второе направление исследований предполагает соактивацию Се-активированных кристаллов, ионами, которые вследствие своих физико-химических свойств могут эффективно подавлять процессы образования в них центров окраски и улучшать лазерные свойства активных сред на их основе. В этом случае могут использоваться различные катионы, в том числе являющимися и неизоморфными примесными иоиами по отношению к соактивируемой кристаллической матрице. Для данного направления исследований максимальная концентрация соактиваторных ионов* ограничивается областью существования кристаллических соединений задаваемого химического состава и обычно составляет несколько атомных процентов.

В работе осуществляются комплексные исследования-влияния химического состава фторидных кристаллов, активированных ионами Се3+ на спектрально-кинетические и лазерные характеристики активных сред на их основе. Изучаются особенности протекания в этих средах индуцированных УФ излучением накачки фото динамических процессов (ФДП) и образования центров окраски. Особое внимание уделяется вопросам измерения концентрации активаторных ионов в кристаллических материалах, а также методам повышения изоморфной емкости кристаллов.

Поскольку среди всего многообразия кристаллических структур прослеживаются закономерности в строении их катионных подрешеток (каркасов), эти каркасы большинства структур можно считать производными от некоторых высокосимметричных кристаллов с большим числом элементов симметрии. Катионные каркасы кристаллов; более: низкой симметрии,, отличаются- от/ высокосимметричных представителей лишь, небольшими смещениями и трансформациями: катионных многогранников. При этом: расположение: анионов может существенно, отличаться [9]. На' этом основании представители) различных кристаллических структур могут быть , отнесены к одной группе соединений;, образованных' от кристаллической- структуры более высокой- симметрии. Так, например, объекты, исследуемые в данной? работе, являются1 представителями группы флюоритоподобных структур. Это, собственно, флюорит - СаР2 и его производные: - КУ3р10 и- ШМеР^ (Ме = У,Ьи,УЬ). При этом, в работе прослеживается, изменение спектроскопических и фотохимических характеристик кристаллов, в зависимости от катионного состава матрицы.

Выявленные при исследовании: флюоритоподобных структур основные: закономерности влияния катионного: состава, на фотохимические свойства: активированных кристаллов и разработанные: методики* улучшения- их: усилительных и лазерных свойств были с успехом- перенесены на кристалл ВаУ2Р8:Се3+, имеющий' кристаллическую структуру,, отличающуюся, от флюоритоподобной.

На защиту выносятся следующие положения:

• Соактивация кристаллов СаР2:Се3+, КУзРкьСе34", Ел¥1.хЕихр4:Се3+ (х=0.1) и ВаУ2р8:Се3! ионами УЬ3+ и Ьи3+ подавляет процессы; образования в них центров окраски.

• Смешанные кристаллы Ь1У].хЬихР4:Се3+ (х=0.6-0.8) обладают более -широким диапазоном усиления и перестройки частоты лазерной генерации^ по сравнению с известной; УФ активной средой, на кристалле ЫЬиР4:Се3+.

• Смешанные кристаллы 1ЛУ1.х1л1хР4 (х=0.6-0.8) имеют большую изоморфную емкость1 по отношению к ионам цериевой подгруппы, чем кристаллы 1лУР4 и 1лЬиР4.

1 Здесь под изоморфной емкостью кристаллов по отношению к активаторным ионам подразумевается качественная характеристика, характеризующая долю активаторных ионов, вошедших в кристалл при выращивании.

• > Кристаллы! KY3E10:Ce3+,Yb3i и-, BaY2F8:Ce3+,Yb3+,Lu3+ являются новыми активными средами УФ диапазона.

Апробация работы

Основные результаты работы опубликованы в 7-ми статьях в научных журналах и сборниках (5 из них имеются в перечне • ВАК) и апробированы на 8-ми международных и региональных; конференциях:

International; Reading on Quantum Opt.(IRQO'03) St. Petersburg 2004

VI Научная конференция молодых ученых, аспиран тов и студентов IЮЦ КРУ «Материалы и технологии XXI века», Казань, 2006г. .

XII Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by rare-earth and transition metal ions, Ekaterinburg-Zarechnyi, 2004;

6-я международная конференция по f-элементам, 4-9- Сентября 2006, Wroclaw, Poland.

VIII-я и Х-я международная, молодежная научная школа «Когерентная оптика и^оптическая спектроскопия», Казань, 2004; 2006.

International Conference on Lasers, Applications, and Technologies St. Petersburg 2005.

6-я-международная конференция молодых ученых и специалистов "Оптика-2009". Санкт-Петербург, 2009г

Список авторских, публикаций представлен? в конце настоящей диссертации;

Структура и объем диссертации

Диссертация,состоит из введения, четырех глав и заключения. Во введении обосновывается актуальность работы, приводится общее описание работы и формулируются положения, выносимые на защиту.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Марисов, Михаил Александрович

Основные результаты данной работы можно сформулировать следующим образом:

1. Впервые показана применимость и эффективность кристаллохимического способа повышения фотохимической устойчивости к кристаллам, о » принадлежащим ряду флюоритоподобных структур: СаР2:Се , КУ3Р10:Се3+, 1лУ1хЬихР4:Се3+ (х = 0.1), и к кристаллу ВаУ2Р8:Се3+. Данный способ рассмотрен в двух вариантах: а) в существенном изменении катионного состава матрицы (приготовление смешанных. кристаллов) и б) в соактивации кристаллов ионами в количестве нескольких атомных процентов. В результате апробации способа определен оптимальный катионный состав и оценена оптимальная концентрация ионов соактиватора, при которой наблюдается значительное улучшение оптических и лазерных свойств кристаллических активных сред, а обнаруженное тушение, вызванное передачей энергии возбуждения на ион соактиватора, которое имело в них место, является несущественным.

2. Разработаны методики выращивания смешанных кристаллов состава ЫЬихУ].хр4 (х = 0.1) и кристаллов ВаУ2Р8, активированных редкоземельными ионами. Выращены серии образцов состава СаР2,

KY3F10 и LiLuxYixF4 (x* = 0.1), активированных ионами Ge3+ и Yb3+, и кристаллов BaY2F8:Ce3+, соактивированных ионами Lu3+ и Yb3+.

3. Проведены комплексные спектроскопические, кинетические и лазерно-спектроскопические исследования выращенных образцов кристаллов. Выявлены основные закономерности влияния катионного состава кристаллических матриц, активированных РЗИ, на их фотохимические характеристики.

4. Для кристаллов KY3Fi0:Ce3+, LiLuxYixF4:Ce3+ (х = 0.1)1 , соактивированных ионами Yb3+, и BaY2F8:Ce3+, соактивированных ионами Lu3+ и Yb3+, впервые проведены успешные эксперименты по возбуждению лазерной генерации.

О I

5. Установлено, что переход от кристаллов LiLuF4:Ce к смешанным кристаллам LiLuxYixF4:Ce3+ (х = 0.1), обеспечивает улучшение фотохимической устойчивости в условиях интенсивной УФ накачки, возрастание величины коэффициента усиления'и диапазона перестройки лазера на их основе.

6. Впервые показано, что при х = 0.6-0.8( в смешанных кристаллах LiLuxYixF4 резко (в 3-5 раз по сравнению с кристаллами LiYT4 и LiLuF4) возрастает коэффициент распределения для примесных ионов цериевой подгруппы ионов редкоземельных ионов.

В заключение считаю своим приятным долгом выразить благодарность своему научному руководителю, ведущему научному сотруднику НИЛ MPC и КЭ К(П)ФУ Семашко В.В., за постановку интересной задачи, его чуткое и четкое руководство как в процессе выполнения диссертационной работы, так и при описании ее результатов. А также моим учителям: Кораблевой C.JI. и Наумову А.К. за их готовность всегда помочь, поделиться знаниями и показать правильный путь как при постановке экспериментов, так и при их интерпретации.

Особая благодарность сотрудникам кафедры физики твердого тела физфака К(П)ФУ доценту Ивойлову Н.Г. и аспиранту Митяшкину O.A. за помощь в проведении экспериментов по регистрации спектров рентгенофлуоресценции кристаллов, исследовавшихся в этой работе, за полезные консультации и рекомендации при интерпретации результатов. Хочу также выразить искреннюю благодарность в.н.с. НИЛ MPC и КЭ Ефимову В.Н. за помощь при исследовании спектров ЭПР образцов кристаллов, описанных в работе. Кроме того, выражаю признательность сотруднику кафедры неорганических материалов химического факультета К(П)ФУ доцету Фицевой Р.Г. за предоставленные результаты ДТА смешанных кристаллов состава LiLuxYixF4 (х = 0,.1).

Отдельное огромное спасибо моим ближайшим коллегам: Низамутдинову A.C., Гордееву Е.Ю. и Нуртдиновой Л.А., - за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов, а также теплую атмосферу в коллективе.

Благодарю также коллектив кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии физического факультета и сотрудников научной лаборатории Магнитной радиоспектроскопии и квантовой электроники Казанского (Приволжского) федерального университета за интерес к работе, обсуждение результатов ее отдельных глав и конструктивную критику.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА

A1 Nizamutdinov, A.S. Photodynamic processes in Се+УВ:СаР2 crystals investigation [text];/ A.S.Nizamutdinov,. V.V.Semashko, A. K. Naumov, R.Yu. Abdulsabirov, S. L. Korableva, M.A.Marisov // Proc. SPIE Proc.of Int. Reading on Quantum-Opt.(IRQO'03)- 2004: - V.5402. - P;412-420. A2 Низамутдинов; A.C. Исследование фотодинамических процессов в кристаллах: СаР2, активированных ионами Се и УЬ [текст]?: / А.С.Низамутдинов, В.В.Семашко, А.К.Наумов, РЛО.Абдулсабиров, С.Л.Кораблева, М.А.Марисов // ФТГ - 2005. - Т.47, N8. - С.1403-1405. A3 Низамутдинов, А.С. Фотодинамические процессы в кристаллах СаР2, активированных ионами Се3+ и УЬ3+" [текст] / А.С Низамутдинов, В В. Семашко, А.К. Наумов, Р.Ю. Абдулсабиров, С.Л. Кораблева, М.А Марисов;// тезисы докладов- VI Научной конференции; молодых ученых, . аспирантов и .студентов НОЦ КРУ «Материалы и технологии XXI века». -2006.-c.73;

А4 Semashko, V.V. Photodynamic processes in CaP2 crystals double-doped by Ce3+ and Yb3+ ions [text]: / V.V.Semashko A.K.Naumov, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva, A.S.Nizamutdinov, M.A.Marisov // Abstracts and Program of XII Peofilov symposium on spectroscopy of crystals activated: by rare-earth and« transition metal, ions. (Ekaterinburg-Zarechnyi, Russia, Sep. 22-25, 2004); P.116. A5 Nizamutdinov, A.S. Optical and gain properties of series of crystals EiF-Yp3-LuF3 doped with Ce3' and Yb3+ ions [text] / A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, A.N. Polivin, M.A. Marisov // J. of Lum. - 2007. - V.127, N1. - P.71-75. A6 Nizamutdinov A., "Impact of host cation nature on laser-related properties of Ce:LiMeF4 (Me=Y and Lu)UV active media" [text] / A.Nizamutdinov M. Marisov, V. Semashko, A. Naumov, R. Abdulsabirov, S. Korableva and L. Nurtdinova // тезисы 6 Международной конференции по f-элементам. (Wroclaw, Poland 4-9 Сентября 2006),. B312P.

А7 Марисов М.А., Кинетические характеристики межконфигурационных переходов ионов Се3+ в кристаллах LiMeF4 (Me=Y, Lu, Yb) [текст] / М.А.Марисов, А.С.Низамутдинов; В.В.Семашко, А.К.Наумов, Р.Ю.Абдулсабиров, С.Л.Кораблева // Программа и тезисы докладов VIII международной молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия», (Казань, 2004), с. 13.

А8 Abdulsabirov, R.Yu. Laser-related spectroscopy of KY3.xYbxFio:Ce3+ crystals [text] / R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva, M.A.Marisov, A.K.Naumov, A.S.Nizamutdinov, V.V.Semashko // Proc. SPIE International Conference on Lasers, Applications, and Technologies 2005: Advanced Lasers and* Systems / G.Huber, V.Y.Panchenko, I.A. Scherbakov, eds. - 2006.- V.6054. - P. 172-179.

A9 Абдулсабиров Р.Ю., Метод получения серии из нескольких активированных фторидных кристаллов за один цикл выращивания [текст] / Р.Ю. Абдулсабиров, С.Л. Кораблева, А.К. Наумов, В.В. Семашко, М.А. Марисов, Е.Ю. Гордеев // тезисы докладов VI Научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ/ КГУ «Материалы и технологии XXI века», - 2006, - с.9.

А10 Semashko V.V. 5с14Г"'—>4f" Interconfigurational transition kinetic properties Ce3+ doped LiMeF4 (Me = Y, Lu, Yb) crystals [text] / V.V.Semashko,

A.K.Naumov, R.Yu. Abdulsabirov, S.L.Korableva, A.S.Nizamutdinov, M.A.Marisov // Abstracts and Program of XII Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by rare-earth and transition- metal ions, (Ekaterinburg-Zarechnyi, Russia, Sep. 22-25, 2004), -P.l 12

All Попов, П.А., Теплопроводность кристаллов флюоритоподобных фаз в системах MF-RF3, где M=Li, Na, К, R=P33 [текст] / П.П. Федоров, В.В. Семашко, С.Л. Кораблева, М.А. Марисов, Е.Ю. Гордеев, В.М. Рейтеров,

B.В. Осико //Докл.Акад.Наук. -2009. -Т.426, №1. -С. 32-35.

3 I

А12 Низамутдинов, А.С. О коэффициенте распределения ионов Се в кристаллах твердых растворов LiF-LuF3-YF3 [текст] / А.С. Низамутдинов, В.В. Семашко, А.К. Наумов, В.Н. Ефимов, С.Л. Кораблева, М.А. Марисов // Письма в ЖЭТФ, -2010, -Т.91, Вып.1, -с. 23-25.

А13 Марисов M:А., Измерение. абсолютной концентрации ионов Nd3+ в твердых растворах LIF-YF3-LuF3 [текст] / М.А. Марисов, В.В. Семашко, C.JI. Кораблева, Н.Г. Ивойлов, О.А. Митяшкин, В.Н. Ефимов, А.К. Наумов, Е.Ю. Корякина // Труды шестой международной конференции молодых ученых и специалистов "0птика-2009". (Санкт-Петербург, 19-23 октября 2009): / Под ред. проф. В.Г. Беспалова, проф. С.А. Козлова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. 440 е., ил. С. 104-106. I

А-14 Марисов, М.А. Спектрально-кинетические характеристики ионов Се в кристаллах двойных фторидов со структурой шеелита, [текст] / М.А.Марисов, , А.С.Низамутдинов, В.В.Семашко, А.К.Наумов, Р.Ю.Абдулсабиров, С.Л.Кораблева. // ФТТ - 2005. - Т.47, N8. - С. 14061408.

А15 Марисов М.А., Выращивание кристаллов фторидов со структурой шеелита и исследование их спектрально-киннетических характеристик [текст] / М.А. Марисов, А.С. Низамутдинов, Р.Ю. Абдулсабиров, С.Л. Кораблева, В.В. Семашко // Сборник статей X международной молодежной научной школы «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия», (Казань 23-26 октября 2006),, -Вып. X, -С. 201-204.

А16 Nizamutdinov A.S. Dynamical processes in Ce3+:LiLuixMexF4 (Me = Y, Yb) s solid solutions [text] / A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko, A.N.Polivin, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, M.A. Marisov, L.A. Nurtdinova // in book of abs. Int.Conf. DPC'07, (Segovia, Spane 17-22 Julne 2007),, MO-Pl-16.

A17 Пат. 2369670 Российская Федерация, МПК СЗОВ 29/12 СЗОВ 11/02 H01S 3/16 Лазерное вещество [Текст] /Семашко В. В., Низамутдинов А. С., Наумов А. К., Кораблева С. Л., Ефимов В. Н., Марисов М. А.; заявители и патентообладатели: Семашко В. В., Низамутдинов А. С., Наумов А. К., Кораблева С. Л., Ефимов В. Н., Марисов М. А. - № 2008113420/15 ; заявл. 31.03.2008 ; опубл. 10.10.09, Бюл. №28. - 6 с. : ил.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящее диссертационное исследование посвящено улучшению эксплуатационных характеристик существующих и созданию новых кристаллических активных сред УФ диапазона.

Исследование включает в себя аспекты выращивания фторидных кристаллов, активированных трехвалентными редкоземельными ионами, и развитие кристаллохимических методик воздействия на оптические, фотохимические и лазерные характеристики активированных ионами Се3+ флюоритоподобных фторидных кристаллов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Марисов, Михаил Александрович, 2010 год

1. Бруннер В. Справочник; по лазерной технике- текст. / В. Бруннер; пер: с нем. В:Н. Белоусова; -М;: Энергоатомиздат, 1991. -544с.

2. Sennaroglu A. Solid-state lasers and applications text. / А. Sennaroglu;-Boca . Raton, USA: CRC Press Taylor &Frencis Group, 2007. -529p.

3. Elias, E.R. Excitation of UV- fluorescence in EaP3 doped with trivalent cerium and praseodymium text. / E.R.Elias, W.S.IIeaps, W.M.Yen // Phys.Rev.B. -1973. V.8, N11. - P.4989-4995.

4. Yang, K.H. UV fluorescence of cerium-doped lutetiiim and lanthanum trifluorides, potential tunable coherent sources from 2760 to 3220, A text.; / K.H.Yang, J.A.DeLuca // Appl.Phys.Lett. 1977. - V.31, N9. - P.594-596.

5. Семашко- В. Br Проблемы поиска новых твердотельных активных сред ультрафиолетового и вакуумно-ультрафиолетового диапазонов спектра: роль фотодинамических процессов текст.,/ В.В: Семашко // ФТТ. 2005. - Т. 47, № 5.-С. 1450-1454.

6. Критические технологии Российской Федерации (Распоряжение Правительства РФ от 25 августа 2008: г.) Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rfbr.ru/pics/28896ref/file.pdf, свободный.

7. Борисов , С. В:, Стабильные катионные каркасы в структурах", фторидов и оксидов текст. / С. В. Борисов, ШодберезскаяШ: В;. -Новосибирск.: Наука; 1984. -64 с. ■ . '.■;;

8. Gektin, A. LiCaAU^Ge crystal: a new scintillator: text. / A. Gektin,-N. Shiran; S. Neicheva, V. Gavrilyuk, A. Bensalah, T. Fukuda, K. Shimamura // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research? A. 2002. - V.486. - P.274-277.

9. Kuck, S. Laser-related spectroscopy of ion-doped crystals for tunable solid-state lasers text.,/ S.Kuck II Appl.Phys. Bi -200K- V.72 P;515-562.

10. Аминов, Л:К. Люминесценция ионов; Т1^ в кристаллах К/пРз текст./ Л.К.Аминов, С.И.Никитин, Н.И.Силкин, Р.Ю.Юсупов // ФТТ. 2002. - Т.44, N8.-С. 1487-1491.

11. Азаматов, З.Т. Спектр.^ гадолиния в монокристаллах алюмо-иттриевого граната текст] / З.Т.Азаматов, ГИА.Арсеньев, М.В.Чукичев // Опт. и спектр. -1970.-Т.28.-С.289-291.

12. Каминский, А.А. Лазерные кристаллы текст. / А.Л.Каминский. М.: Наука, 1975.-256 с.

13. Dieke, G.H. The spectra of the doubly and triply ionized rare earths text. / G.H.Dieke, H.M.Crosswhite // Appl.Opt. 1963. - V.2, N7. - P.675-686.

14. Каминский А. А. и др. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов [текст]/ А.А.Каминский [и др.] М;: Наука; 1986. - 272 е.

15. Wegh, R.T. Spin-allowed and spin-forbidden 4f-4f',5d transitions for heavy lanthanides in fluoride hosts text. / R.T.Wegh and A.Meijerink // Phys.Rev.B. -1999. V.60, N15. - P. 10820-10830;

16. Wegh, R.T. Vacuum ultraviolet excitation-and emission studies of 4f-4f15d transitions for Ln3+ in LiYF4 text.:/R.T.Wegh, H.Donker and A.Meijerink // Proc. of Electrochemical Soc. -1998.- V.97-29; P.284-295 .

17. Van Pieterson, L. 4f-4f''5d' transitions of trivalent lanthanides: experiment and theory text. / L. van Pieterson, M.F.Reid, R.T.Wegh, A.Meijerink // J. of Lum. -2001. V.94-95. -P.79-83.

18. Старостин, H.B. Интерконфигурационные 4/5б/-переходы в трехвалентных редкоземельных активаторных центрах текст. / Н.В. Старостин, // Спектроскопия кристаллов М.: Наука, 1975. - С.12-24.

19. Aull, B.F. Impact of ion-host interactions of 5d-to-4f spectra of lanthanide rare-earth-metal1 ions. I. The Ce-doped elpasolites text. / B'.F.Aull, H.P.Jenssen // Phys.Rev.B. 1986. - V.34, N10. - P.6640-6647.

20. Aull, B.F. Impact of ion-host interactions of 5d-\.o~4f spectra of lanthanide rare-earth-metal ions. II The Ce-doped elpasolites text. / B.F .Aull, H.P.Jenssen // Phys.Rev.B. 1986. - V.34, N10. - P.6647-6655.

21. Hamilton, D.S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples text. / D.S.Hamilton // Tunable Solis-State Lasers / P.Hammerling, A.B.Budgor and A.Pinto eds. Berlin: Springer-Verlag, 1985. - P.80-90.

22. Lim, K.-S. Optical* gain and loss studies in Ce3+:YLiF4 text. / K.-S.Lim, D.C.Hamilton //J. Opt. Soc. Am. B. 1989. - V.6, N7. - P. 1401-1406.

23. Cashmore, J.S. Vacuum ultraviolet gain« measurements in optically pumped LiYF4:Nd3+ text. / J.S.Cashmore, S.M.Hooker, C.E.Webb // Appl.Phys.B. 1997. - V.64. - P.293-300

24. Низамутдинов, A.C. Исследование фотодинамических процессов в кристаллах CaF2, активированных ионами Се3+ и Yb3+ текст. /

25. A.С.Низамутдинов, В.В.Семашко, А.К.Наумов, Р.Ю.Абдулсабиров, С.Л.Кораблева, М.А.Марисов // ФТТ 2005. - Т.47, N5. - С. 1403-1405.

26. Архангельская, В.А. Центры окраски в кристаллах типа флюорита, активированных редкоземельными элементами. (Обзор) текст. /

27. B.А.Архангельская // Спектроскопия кристаллов М.: Наука, 1970. - С.143-153.

28. Гурвич, A.M. Введение в физическую химию кристалло-фосфоров текст. / Гурвич A.M. -М.: Высш.школа, 1982. 376 с.

29. Тавшунский, Г. А. Радиационное окрашивание кристаллов LiYF4 текст. / Г. А. Тавшунский, П. К. Хабибулаев, О. Т. Халиков, К. Б. Сейранян // ЖТФ. -1983. Т. 53, N3. - С.803-805.

30. Renfro, G. М. Radiation effects in LiYF4 text. / G. M. Renfro, L. E.Halliburlon, W. A. Sibley, R. F. Bell// J. Phys. C: Sol. St. Phys. 1980.- V. 13, N9. - P. 1941 -1950.

31. Никанович, M. В. Радиационные центры окраски в кристалле LiLuF4 текст. / М. В. Никанович, А. П. Шкадаревич, Ю. С. Типенко, С. В. Никитин, Н. И. Силкин, Д. С. Умрейко// ФТТ. 1988. - Т. 30, N6. - С. 1861 - 1863.

32. Laroche, М. Beneficial effect of Lu3+ and Yb3+ ions in UV laser materials text. / M.Laroche, S.Girard., R.Moncourge, M.Bettinelli, R.Abdulsabirov, V.Semashko // Opt. Materials 2003. - V.22, N2 - P. 147-154.

33. Happek, U. Electron transfer processes in rare earth doped insulators text. / U. Happek , S.A. Basun , J. Choi , J.K. Krebs , M. Raukas // J. of Alloys and Compounds. 2000. -V.303-304. - P. 198-206.

34. Gromov, V.V. Photostimulated processes in the Y3Al5012:Ce single crystals under nanosecond optical excitation text. / V.V.Gromov, N.Yu.Konstantinov, W.Helmstreit and L.G.Karaseva // Radiat.Phys.Chem. 1989. - V.34, N4. -P.629-631.

35. Kaczmarek, S.M. Radiation induced recharging of cerium ions in Nd, Се:УзА150,2 single crystals text. / S.M.Kaczmarek, D.J.Sugak, A.O.Matkovskii, Z.Maroz, M.Kwasny, A.N.Duiygin //NucI.Inctr. and Meth.in Phys.Res. В.- 1997. V.132. - P.647-652.

36. Bayramian, A.J. Ce:LiSrAlF6 laser performance with antisolarant pump beam text. / A.J. Bayramian, C.D. Marshall, J.H. Wu, J.A. Speth, S.A. Payne, GJ. Quarles, V.K. Castillob // J. of Lum. -1996. V.69. - P.85-94.

37. Pedrini C. Scintillation mechanisms and limiting factors on each step of relaxation of electronic excitations text. / C. Pedrini // ФТТ. -2005 -T 47. № 8. -C. 1359-1363.I

38. Каплянский, A.A. Спектры трехвалентных ионов Се в кристаллах щелочноземельных фторидов текст. / А.А.Каплянский, В.Н.Медведев, П.П.Феофилов // Опт. и спектр. 1963. - Т. 14, N5. - С.664-675.

39. Феофилов, П.П. О спектрах поглощения и люминесценции ионов Се+++ текст. / П.П.Феофилов// Опт. и спектр. 1959. - Т.6, N2. - С.234-236.

40. Степанов, И.В. О двух типах спектров люминесценции редких земель в искусственных кристаллах флюорита текст. / И.В.Степанов, П.П.Феофилов //Док. АН СССР. 1956. - Т. 108, N4. - С.615-618.

41. Moncorge, R. Spectroscopy of broad-band UV-emitting materials based on trivalent rare-earth ions text. / R.Moncourge // Ultraviolet Spectroscopy and UV Lasers / P.Misra and M.A.Dubinskii eds.- New York-Basel (USA):Marcel Dekker Inc., 2002. P.337-370.

42. Merenga H., Positions of 4f and 5d energy levels of Ce3+ in the band gap of CeF3, YAG and LSO text. / H. Merenga J. Andriessen, C.W.E. van Eijk // Rad.Measur. -1995. -V.24, № 4. -P.343-346.

43. Батыгов, С.Х. Процессы* окисления-востановления' в. у-облученных•э Iкристаллах CaF2-TR текст. / С.Х.Батыгов// / Спектроскопия> кристаллов -М.: Наука, 1970. с.167-169.

44. Dorenbos P. Locating lanthanide impurity levels in the forbidden band'of host crystals text.«/ P. Dorenbos // Journal of luminescence 2004. - V. 108. - p. 301305.

45. Каплянский А. А. Спектры двухвалентных, ионов редких' земель вкристаллах щелочноземельных фторидов текст. / А. А. Каплянский, П: П.

46. Феофилов// Опт. и спек. 1962. - Т. 13. - С. 235-241.

47. Кораблева C.JI. Выращивание монокристаллов двойных фторидов со структурой перовскита и- шеелита и исследование их методом ЭПР текст. : дис. . к.ф.-м.н.: 01.04.07.: защищена 12.12.1980 Казань 1980. 142 с.

48. Стоунхэм А. Теория дефектов в твердых телах, текст. / А Стоунхэм; пер. с англ, под ред. И. Е. Дзялошинского. М.: Мир, 1978. Т. 1, - 569 с. Т. 2, - 368 с.

49. Степанов И.В.,. Управление тепловым фактором при выращивании оптических монокристаллов текст. / И.В. Степанов, М.А. Васильева // Рост кристаллов М.: изд-во АН СССР, 1961 Т 3, - с. 223 - 238.

50. Федоров П.П. Системы из фторидов щелочных и редкоземельных элементов текст. / П.П. Федоров // Журн. Неорг. Хим. 1999. - Т. 44, № 11. -С. 1792-1818.

51. Hamilton, D.C. Optical absorption and photoionization measurements from excited states of Ce3+:Y3A1502 [text. / D.C.Hamilton, S.K.Gayen, G.J.Pogatshnik, R.D.Ghen // Phys.Rev.B. 1989. - V.39, N13. - P.8807-8815.

52. Dubinskii, M.A. Ce3+-doped colquiriite a new concept of all-solid-state tunable ultraviolet laser text. / M.A.Dubinslcii, V.V.Semashko, A.K.Naumov, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva // J.Mod.Opt. 1993. - V.40, N1.- P.l-5.

53. Marshall, C.D. Ultraviolet laser emission properties of Ce3+-doped LiSrAlF6 and LiCaAlF6 text. / C.D.Marshall, S.A.Payne, J.A.Speth, W.F.Krupke, G.J.Quarles, V.Castillo, B.H.T.Chai // J. Opt. Soc. Am. B. 1994. - V.l 1, N10. - P.2054-2065.

54. Ehrlich, D.J. Ultraviolet solid-state Ce:YLF laser at 325 nm text. / D.J.Ehrlich, P.F.Moulton, R.M.Osgood // Opt.Lett. 1979. - V.4, N6. - P. 184-186.

55. Lim, K.-S. UV-induced loss mechanisms in a

56. Ce3+:YLiF4 laser text. / K.-S.Lim, D.C.Hamilton //J. of Lum. 1988. - V.40-41. - P.319-320.

57. Dubinskii, M.A A New Active Medium for a Tunable Solid-State UV Laser with an Excimer Pump text. / M.A.Dubinskii, V.V.Semashko, A.K.Naumov,J

58. R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva // Laser Physics 1994. - V.4, N3. - P.480-484.

59. Паркер С. Фотолюминесценция растворов текст. / С. Паркер М.: Мир, 1972.-510 с.

60. Абдулсабиров Р.Ю., Новая фторидная лазерная матрица текст. / Р.Ю. Абдулсабиров, М.А. Дубинский, Б.Н: Казаков, Н.И. Силкин, Ш.И. Ягудин // Кристаллография 1987. - Т.32. №. 4. - с.951-956.

61. Блистанов А.А. Акустические кристаллы текст. / А.А. Блистанов [и др.] Справочник М.: Наука. Главная редакция физ-мат. Литературы, 1982. -632с.

62. Pogatshnik, G.J. Excited state absorption of Се ions in Ce3+:CaF2 text. / G.J.Pogatshnik, D.S.Hamilton // Phys.Rev.B. 1987. - V.36, N16. - P.8251-8257.

63. Методы расчета оптических квантовых генераторов текст. / под ред. Б.И.Степанова: Т.1 Минск: Наука и техника, 1966 г. -484 е.; Т.2 - Минск: Наука и техника, 1966 г. - 656 с.

64. Звелто, О. Принципы лазеров текст. / О. Звелто,. М.: Мир, 1990. -558 с.

65. Sargent, М III. Theory of Laser Operation text. / M.Sargent III, M.O.Scully // Laser Handbook / F.T.Arecchi and E.O.Schultz-DuBois, eds. North-Holland, Amsterdam, 1972. - P.45-114.

66. Verweij, J. W. M. Fluorescence of Ce3+ in LiREF4 (RE=Gd, Yb) text. / J. W. M. Verweij, C. Pedrini, D. Bouttet, C. Dujardin, H. Lautesse, B. Moine// Opt.Mat. -1995.-V.4. №5.-P. 575-582.

67. Thoma, R.E.,. Phase Equilibria in the system LiF-YF3 text. / R.E. Thoma, C.F. Weaver, H.A. Friedman, H. Insley, L.A. Harris, H.A Yakel // Journal of Phys. Chem. 1961. - V.65, № 7. -P.l026-1099.

68. Иванова, И.А Выращивание монокристаллов двойных фторидов лития -редкоземельных металлов и их свойства текст. / И.А. Иванова, A.M. Морозов, М.А. Петрова, И.Г. Подколзина, П. П. Феофилов // Неорг.мат. -1975. -T.11,N11. С. 2175-2179.

69. Низамутдинов, A.C. Спектральные характеристики твердых растворов LiYixLuxF4, активированных ионами Се3+. текст. / А.С.Низамутдинов,

70. B.В.Семашко, А.К.Наумов, Л.А.Нуртдинова, Р.Ю.Абдулсабиров,

71. C.Л.Кораблева, В.Н. Ефимов III ФТТ. 2008. - Т. 50, N9. - С. 1585-1588.

72. Антонов-Романовский, В.В. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров текст. / В.В. Антонов-Романовский. М: Наука, 1966. -342 С.

73. Аносов В.Я. Основы физико-химического анализа текст. / В.Я. Аносов М.И. Озерова, Ю.Я. Фиалков М.: Наука. - 1976. - 504с.

74. Низамутдинов A.C., О коэффициенте распределения ионов» Се3+ в кристаллах твердых растворов LiF-LuF3-YF3 текст. /A.C. Низамутдинов, В.В. Семашко, А.К. Наумов, В.Н. Ефимов, С.Л. Кораблева, М.А. Марисов // Письма в ЖЭТФ, 2010, - Т.91, Вып. 1, - с. 23-25.

75. Киргинцев, А.Н. Распределение примеси при направленной кристаллизации текст. / А.Н. Киргинцев, Л.И. Исаенко, В.А. Исаенко -Новосибирск.: Наука, 1977.-256 с.

76. Вертц Дж., Теория и практические приложения метода ЭПР текст. / Дж. Вертц, Дж. Болтон, М.: Мир, 1975 - 548с.

77. Каминский; A. Ai3 Усиление УФ излучения на межконфигурационном: переходе 5d-4f иона Се3+ в BaY2F8 текст. / А. А. Каминский, С.А. Кочубей, К.Н. Наумочкин, Е.В. Пестряков, В.И; Трунов,. Т.В. Уварова // Квантовая электроника- 1989 Т. 16: № 3. - С.514-517.

78. Аполлонов, В.В., Поглощение ионов Dy3+ и Nd3+ в монокристаллах BaR2F8 текст. / В.В: Аполлонов, A.A. Пушкарь, Т.В. Уварова, С.П. Чернов // ФТТ. 2008. Т. 50, №. 9. - С. 1596-1599.

79. Kaczmarek, S.M. Optical and EPR study of BaY2F8 single crystals doped with Yb text. / S.M. Kaczmarek, G. Leniec, J. Typek, G. Boulon, A Bensalah // J.Luminescence. 2009. - V.37. - P.34-37.

80. Ткаченко, H.Л., Диаграмма состояния системы BaP2-YF3 текст. / Н.Л. Ткаченко М. Швантнер, Б.П. Соболев // Неорганические материалы 1977 -Т13, № 5,. - С. 847-850.1. О ,

81. Francini R., Optical spectroscopy of Ce3+ ions in BaY2F8 single crystals text. / R. Francini, S. Pinelli, A. Baraldi, R. Capelletti, E. Sani, A. Toncelli, M. Tonelli // Radiation effects & defects in solids. 2002. - V. 157. - P. 1009-1013.