Исследование спектрально-кинетических свойств градиентных кристаллов YAG:Yb, YAG:Yb,Er
ВВЕДЕНИЕ
Современные тенденции развития лазерных сред нацелены на получение мощных выходных оптических сигналов, которые на много больше, чем в полупроводниковых матрицах. Это можно сделать только в диэлектрических кристаллах.
В данной работе будут рассмотрены соединения: кристалл YAG, легированный Yb; кристалл YAG легированный Yb и Er.
Актуальность данной работы заключается в том, что кристаллы YAG, сами по себе, обладают наилучшими теплофизическими свойствами среди известных лазерных материалов, а лазерные кристаллы YAG, легированные оптическими центрами Yb и Er, обладают высокой квантовой эффективностью (скорость достижения инверсной населённости, высокая выходная оптическая мощность). При градиентном легировании YAG ионами Yb, Er выходные квантовые параметры системы позволяют в теоретических пределах достигать максимальных выходных мощностей и нивелировать термооптические дефекты. Данное сочетание может стать основой для разработки дисковых лазеров, которые являются перспе
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 4
1 Применение градиентных кристалов в оптоэлектронике и методы их получения 6
1.1 Применение градиентных кристаллов YAG 6
1.2 Метод получения объемных градиентных монокристаллов YAG:Yb, YAG:Yb,Er 9
1.3 Метод лазерной абляции 15
1.4 Метод тепловой диффузии 17
2 Методы получения и исследования экспериментальных образцов 21
2.1 Метод твердофазной диффузии 21
2.2 Методы проведения спектрально-люминисцентного анализа образцов 23
2.2.1 Метод получения спектров поглощения 23
2.2.2 Метод получения спектров излучения 25
2.3 Основы теории переноса энергии электронного возбуждения 26
3 Экспериментальные исследования 33
3.1 Получение спектров поглощения и спектров излучения градиентных кристаллов YAG:Yb, YAG:Yb,Er 36
3.2 Получение спектров кинетик затухания люминесценции градиентного кристалла YAG:Yb,Er 41
3.3 Описание процесса переноса энергии электронного возбуждения для градиентного монокристалла YAG:Yb,Er 45
Заключение 48
Список использованных источников 51
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Строганова, Е. В. Исследование и синтез градиентно-активированных кристаллов на основе ниобата лития: специальность 01.04.05 «оптика»: диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук/ Елена Валерьевна Строганова; Кубанский государственный университет. – Краснодар, 2017 – 279с.
2. Дисковые квантроны на основе Yb:YAG для лазеров мультикиловаттной средней мощности / М.Р. Волков, И.И. Кузнецов, И.Б. Мухин, О.В. Палашов // Квантовая электроника.– 2019.– Т. 49, №4.– С. 354–357.
3. Аполлонов, В.В. Дисковые лазеры: преимущества и перспективы/В.В. Аполлонов// ЭкоГрад. Московский экологический журнал. – Москва. – 2017. – URL: https://ekogradmoscow.ru/vshody/nauka/viktor-apollonov-diskovye-lazery-preimushchestva-i-perspektivy (Дата обращения: 22.10.2023).
4. Yb:YAG - Лазерный кристалл иттрий-алюминиевого граната, легированный иттербием/ Москва: Компания «ЛЛС», 2019. – URL: https://lenlasers.ru/product/ybyag-lazernyj-kristall-ittrij-alyuminievogo-granata-legirovannyj-itterbiem/ (Дата обращения: 01.11.2023).
5. Z-scan applied to phosphate glasses doped with Er3+–Yb3+ and silver nanoparticles / C. Wiechers, M. A. Martínez-Gámez, M. A. Vallejo-Hernández, M. Rodríguez-González, X. Sánchez-Lozano, L. Velazquez-Ibarra, and J. L. Lucio. // Journal of the Optical Society of America B. 2019. Vol. 36, Issue 1. Р. 61-68.
6. Оптоволоконное лазерное оборудование по металлу (твердотельный лазер)/ Мосва: Компания «Абамет», 2019. –URL: https://www.abamet.ru/catalog/listoobrabatyvajushhie/oborudovanie-lazernoj-rezki/opto-volokonnye-lazery/ (Дата обращения: 03.11.2023)
7. G. Manoj Kumar, D. Narayana Rao, and G. S. Agarwal, “Measurement of local field effects of the host on the lifetimes of embedded emitters,” Phys. Rev. Lett. 91(20), 203903 (2003).
8. Дисковый лазер на основе композитного активного элемента из Yb:YAG/YAG / И.И. Кузнецов, И.Б. Мухин, О.Л. Вадимова, О.В. Палашов // Квантовая электроника. – 2015. – Т.45, №3. – С. 207–210.
9. Влияния технологии
Изменение длины волны лазерного излучения, длительности импульса и его плотности, а также изменение расстояния до объекта и температуры подложки, позволит получить различную толщину, однородность и плотность плёнок.
С помощью данного метода получаются тонкие поликристаллические плёнки лазерной керамики; диэлектрические слои керамики; проводники и полупроводники, выдерживающие большие температуры и другое. Все эти покрытия и материалы широко используются в покрытиях, обладающих высокой теплоизоляцией и имеющих высокую износостойкость; в сенсорных устройствах; приборах, основанных на полупроводниках и т.д.
Лазерная абляция – многообещающий метод получения функциональных наноматериалов. Данный метод обладает рядом преимуществ перед другими методами нанесения тонких плёнок:
– получение химически чистого конечного продукта без дополнительной очистки;
– простота устройства установок и проведения экспериментов, а также их невысокая ст