Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Блистанов А.А. -> "Кристаллы квантовой и нелинейной оптики" -> 33

Кристаллы квантовой и нелинейной оптики - Блистанов А.А.

Блистанов А.А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики — М.: МИСИС, 2000. — 432 c.
ISBN 5-87623-065--0
Скачать (прямая ссылка): kristllikvantovoynelineynoyfiziki2000.djvu
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 164 >> Следующая

83
больших скоростях вращения колебания условий кристаллизации на границе раздела расплав - кристалл определяются конвекцией расплава.
Чем же определяется неоднородность кристалла при возникновении ростовой полосчатости в ГГГ - примесями или вариацией состава по основным компонентам? Микроанализ показывает соответствующее ростовым полосам изменение концентрации примесей, в частности Si [89], однако основной вклад в появление ростовой полосчатости в ГГГ вносит изменение соотношения Ga и Gd [99]. Получение кристаллов с низким уровнем ростовой полосчатости и удовлетворительного качества возможно при контроле тепловых условий роста, обеспечивающих стабильность диаметра кристалла на уровне < 0,1 %.
В качестве лазерных сред наибольшее развитие получили кристаллы галлий-скандий-гадолиниевые гранаты Gd2,975Sci,855Gao,o5oOi2, которые плавятся конгруэнтно [101]. Для применения в лазерной технике выращиваются кристаллы ГСГГ, легированные ионами Nd3+ и Сг3+. Обычная атмосфера, применяемая при выращивании ГСГГ, содержит 97% азота и 3% кислорода. Такое содержание кислорода в атмосфере позволяет подавить разложение СагОз. При охлаждении после выращивания подачу кислорода рекомендуется прекращать, чтоб уменьшить окисление контейнера и элементов оборудования. При выращивании кристаллов ГСГГ особенно сильно проявляется общая для метода Чохральского особенность морфологии кристалла
- отклонение кристаллической були от цилиндрической формы из-за потери устойчивости фронтом кристаллизации. В результате в процессе выращивания кристалл изгибается в форме «ноги» или даже завивается в спираль, приобретая форму иггопора [102]. Легирование кристаллов ГСГГ двухвалентными примесями, такими, как Са2+ и Mg2+, подавляет нестабильность фронта кристаллизации и исправляет этот дефект морфологии кристалла. Однако введение двухвалентных примесей в кристаллы ГСГГ: Nd, Сг, замещающие трехвалентный Ga3+, приводит к тому, что ионы Сг3+ частично переходят в Сг4*. Хром в четырехвалентном состоянии в ГСГГ имеет широкую полосу поглощения в области 0,85... 1,2 мкм с максимумом при 1,06 мкм, т.е. как раз в области излучения неодима. Поэтому, чтобы не допустить перехода Сг+3 -> Сг4*, предлагается [101] вводить и четырехвалентные ионы. Были опробованы ионы Si4+ в паре с Са2+ и Ti4+ в паре с Mg2+. Использование таких пар позволяло, подавляя нестабильность фронта кристаллизации, выращивать кристаллы без дополнительного поглощения, связанного с присутствием ионов Сг4*. Поскольку на морфологию и дополнительное поглощение влияют сразу несколько параметров (давление кислорода, концентрации двух- и четырехвалентных примесей), важно знать, при каких величинах этих параметров получаются кристаллы и без дефектов морфологии и без дополни-
84
t Cl*\,am.doJu Q,№\
0,002
0,001 -
Стабильный рост и поглощение при f мкм
Рост спиральный, (поглощение отсутствует
Спира льны и рост, помещение _____I_____L
0 12 3 15 6 ^о(об)
Рис. 2.29. Диаграмма выращивания кристаллов ГСГГ при различных парциальном давлении кислорода и концентрациях примеси двухвалентных катионов [С2+)
[Mg г*],ат.Л)ли
0,003
0,002
0,00J
Рис. 2.30. Диаграмма выращивания кристаллов ГСГГ с легированием двух- и четырехвалентными примесями 0 0,0Of 0,002 ЦООЭ ЦООЬ
[Ti **], ат.Агли
тельного поглощения. Диаграммы, полученные при исследовании большого числа кристаллов в работе [101] (рис. 2.29 и рис. 2.30), позволяют выбирать концентрации примесей и давление кислорода для получения качественных кристаллов ГСГГ.
2.2.3. Разупорядочение в галлиевых гранатах
Увеличение количества компонентов в кристаллах на основе оксидов галлия, гадолиния, скандия, алюминия по сравнению с ИАГ или ИАП повышает вероятность разупорядочения катионной подрешет-ки и усиливает влияние разупорядочения на оптические свойства ионов-сенсибилизаторов Сг3+, так как энергетическое состояние этих ионов определяется кристаллическим полем.
85
Стабильный рост и поглощение при /мкм
Стабильный рост, лоелощение отсутствует
Спиральный рост, поелощение отсутствует
Рассматриваемые гранаты имеют общую формулу А3В2С3О12, до-дек а эдрические позиции могут занимать большие ионы иттрия и гадолиния (А), октаэдрические позиции - меньшие по размеру ионы галлия, скандия, алюминия (В) [103 - 105]. Ионы Сг3+ [105] занимают октаэдрические позиции, при этом кислородные треугольники (как и в рубине) раздвигаются, смещаясь в направлении <111>, и симметрия октаэдра искажается до тригональной. Вследствие этого ^-уровень хрома расщепляется на два, а R-линия люминесценции хрома расщепляется на R\- и Лг-линии. Ионы Сг3+, находящиеся в октаэдрических позициях стехиометрической структуры, дают Л-линии, соответствующие стехиометрическому кристаллу. Так как кристаллы гранатов выращиваются из очень чистого сырья (содержание неконтролируемых примесей не больше 10-6 мол. долей), влияние неконтролируемых примесей на разупорядочение намного меньше, чем влияние отклонения от стехиометрии.
В кристаллах ИАГ ионы Y3+ располагаются только в додекаэдрических позициях, но в гранатах на основе оксидов галлия и гадолиния ионы Y3+ могут располагаться и в октаэдрах, причем вероятность этого тем выше, чем больше размер замещаемого иттрием иона. В стехиометрическом кристалле окружение иона Сг3+ составляют восемь ближайших В-ионов в октаэдрических позициях и шесть ближайших С-ионов в тетраэдрических позициях (рис. 2.31). При разу-
Предыдущая << 1 .. 27 28 29 30 31 32 < 33 > 34 35 36 37 38 39 .. 164 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed