Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

к оптическому повреждению. Обычно максимальное повышение оптической стойкости наблюдается при превышении в легированном кристалле «пороговых» значений концентрации примеси. При этом существенно изменяются структура расплава и механизм вхождения легирующих катионов в структуру. По одинаковой методике выращены серии из шести кристаллов LiNbO 3 :Tb ([Tb] = 0,1-2,89 мас. %) и семи кристаллов LiNbO 3 :Er ([Er] = 0,08^2.71 мас. %). Проведены сравнительные исследования оптической однородности и оптической стойкости кристаллов различного химического состава. В серии кристаллов LiNbO 3 :Tb впервые обнаружен КП вблизи концентрации Tb ~ 2,2-2,3 мас. %. В серии кристаллов LiNbO 3 :Er КП обнаружен вблизи концентрации Er ~ 2,4-2,5 мас. %. В области КП наблюдаются выраженные аномалии физико-химических, оптических и структурных характеристик. Методами полнопрофильного анализа рентгенограмм определены периоды кристаллической решетки и проанализированы модели атомной структуры кристаллов LiNbO 3 :Tb и LiNbO 3 :Er при изменении концентрации легирующей добавки. Проведены сравнительные исследования оптической однородности и оптической стойкости кристаллов LiNbO 3 :Tb и LiNbO 3 :Zn различного химического состава. Установлено резкое уменьшение композиционной и оптической однородности, а также стойкости к оптическому повреждению в «послепороговых» кристаллах LiNbO 3 :Tb ([Tb] > ~ 2,2-2,3 мас. %). Методами оптической и атомно­ силовой микроскопии в as-grown кристаллах LiNbO 3 :Tb и LiNbO 3 :Er изучены ростовые нерегулярные и регулярные доменные структуры. Сделано предположение, что в легированных тербием и эрбием кристаллах ниобата лития, наряду с регистрируемыми методами атомно-силовой микроскопии периодическими микро- и наноструктурами в области масштабов ~ 10 нм — 100 мкм, могут, по-видимому, формироваться также упорядоченные подрешетки кластерных дефектов с шагом 1-2 нм. При исследовании люминесцентных свойств кристаллов LiNbO 3 :Tb ранее была показана возможность создания на их основе лазеров, излучающих в синей области видимого спектра [7]. Лазер на кристалле LiNbO 3 :Tb может генерировать непрерывное синее излучение. Существует несколько способов генерировать излучение в синей области видимого спектра. Это газовые лазеры на азоте, которые могут быть только импульсными. Это полупроводниковые лазеры, которые сравнительно дешевы, но отличаются невысоким качеством оптического излучения из-за уширения и раздвоения линии генерации, а также изотопического эффекта. Непрерывное синее излучение высокого оптического качества генерируют газовые лазеры на парах кадмия. Но они дороги и неустойчивы в работе: нужно периодически «тренировать» трубку, со временем неизбежно ее старение и деградация, что приводит к необходимости замены. Непрерывные лазеры на кристалле LiNbO 3 :Tb по цене и качеству излучения будут занимать некоторое промежуточное положение между полупроводниковыми и газовыми лазерами на парах кадмия. При этом, в отличие от последних, они будут обладать большей устойчивостью и неограниченным сроком эксплуатации. Кристаллы, легированные эрбием, находят применение в оптических линиях связи в качестве усилителей. Ионы Er3+ являются одним из наиболее эффективных типов активных примесных ионов, так как они имеют излучательный переход 4Іі 3/2-4 Іі 5 / 2 , спектральный пик которого приходится на длину волны 1,54 мкм, которая является оптимальной для использования в волоконно-оптических линиях [8]. Проведенные исследования позволили также провести выбор наиболее оптимальных составов нелинейно-оптических кристаллов LiNbO 3 :Tb и LiNbO 3 :Er как материалов для генерации и преобразования лазерного излучения в синей и зеленой областях спектра соответственно. Методами спектроскопии комбинационного рассеяния света, ФИРС, лазерной коноскопии и оптической микроскопии были изучены структурные характеристики и пороговые эффекты в кристаллах LiNbO3 с одинарным и двойным легированием — LiNbO 3 :Gd и LiNbO 3 :Gd, Cu. В кристаллах LiNbO 3 :Gd заметное подавление фоторефрактивного эффекта наблюдается уже при концентрации [Gd] = 0,05 мас. %. Для кристаллов LiNbO 3 :Cu:Gd наблюдается отчетливый фоторефрактивный отклик, возрастающий при увеличении концентрации Cu. Исследование спектров КРС кристаллов LiNbO 3 :Cu:Gd показало наличие дополнительных линий КРС с частотами 175 и 603 см-1. При увеличении концентрации меди (с 0,041 до 0,57 мас. %) интенсивность линии 603 см-1 становится выше интенсивности фундаментальной моды 8Е(х, ,у)ТО с частотой 585 см -1. Это можно объяснить Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 69-73. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 69-73. © Палатников М. Н., Сидоров Н. В., Сандлер В. А., Макарова О. В., Теплякова Н. А., Бирюкова И. В., Маслобоева С. М., Кадетова А. В., 2023 71