Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 201-206. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 201-206. Keywords: lithium niobate, doping, lanthanide, structural state investigation, nonlinear optical susceptibility Funding: state assignment on the topic of research No. FMEZ-2022-0016. For citation: Structural state and the second order nonlinear optical characteristics of lithium niobate crystals doped with rare earth elements / A. V. Kadetova [et al.] // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 201-206. doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.032. Введение Редкоземельные элементы (РЗЭ) имеют близкие физико-химические свойства, так как обладают схожим строением внешних электронных оболочек. Ионы РЗЭ имеют незаполненную 4Р-оболочку, экранированную от внешних полей 5s- и 5р-орбиталями, что и обеспечивает их спектроскопические свойства и большой потенциал применения в оптике [1]. Кристаллы ниобата лития, относящиеся к классу соединений типа ABO 3 , в настоящее время представляют большую ценность для применения в различных электро- и нелинейно-оптических устройствах. Для ионов РЗЭ ниобат лития является превосходной матрицей, которая позволяет усиливать их фотолюминесцентные свойства [2]. Легированные РЗЭ активно-нелинейные кристаллы сочетают в себе активные (лазерные) свойства примеси и нелинейно-оптические свойства матрицы-основы [2, 3]. В таких кристаллах, к которым относится и ниобат лития, возможно осуществление процессов самопреобразования частоты лазерной генерации, когда в одном кристалле одновременно происходят лазерная генерация излучения на определённой частоте и нелинейно-оптическое преобразование этой частоты. Цель данной работы — установить влияние добавления небольшого количества РЗЭ в матрицу ниобата лития на его структурное состояние, нелинейно-оптические характеристики и эффективность преобразования второй гармоники. Исследуемые кристаллы (LiNbO3:Me, Me = Lu, Sm, Tb, Er, Tm, Dy) были получены сотрудниками лаборатории материалов электронной техники ИХТРЭМС КНЦ РАН. Результаты исследований Структурное состояние кристаллов ниобата лития, легированных низкими концентрациями РЗЭ (Lu, Sm, Tb, Er, Tm, Dy), исследовалось методами рентгеновской дифракции. Рентгенограммы регистрировались на дифрактометре ДРОН-6 в медном монохроматизированном излучении (^ = 1,54178 А) в интервале углов рассеяния 2Ѳ от 5 до 145°. Методом полнопрофильного анализа рентгенограмм поликристаллов (метод Ритвельда) уточнялись структурные характеристики (параметры элементарной ячейки, координаты атомов, заселённости позиций, параметры теплового движения атомов) исследуемых кристаллов. В ходе уточнения рассматривались все возможные модели расположения собственных и примесных дефектов, предложенные в литературе [4-6]. На рисунке представлен графический результат уточнения методом Ритвельда для образца LiNbO 3 :Lu (Cb = 0,2 мол. %) с использованием программного комплекса MRIA [7]. I, имп/с Графический результат уточнения структурных характеристик образца LiNbO 3 :Lu (Cb = 0,2 мол. %) в программном комплексе MRIA. Критерии несоответствия (факторы недостоверности) профилей теоретической и экспериментальной рентгенограмм соответственно равны: Rp = 5,88 %, Rw= 7,90 % 202 © Кадетова А. В., Токко О. В., Палатников М. Н., Куликовская И. И., Чистякова С. А., 2024