АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ


RU (11) 2086063 (13) C1

(51) 6 H01S3/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95100571/25 
(22) Дата подачи заявки: 1995.01.12 
(45) Опубликовано: 1997.07.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. H.G. Danielmeyr. et al. The growth of laser quality Nd P 5O14 crystals. J. of Cristal Growth. 22, 1974, p. 298- 302. 2. R.Salmon et al. The crystal structure of a new nigh - Nd concentration laser material. Na3Nd(PO4)2. Mat. Res. Buel. V. 13, 1978, p. 439-444. 
(71) Заявитель(и): Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова 
(72) Автор(ы): Лазорян Б.И.; Васильев Е.В.; Голубев В.Н.; Струненкова Т.В.; Жданова А.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Химический факультет МГУ им.М.В.Ломоносова 

(54) АКТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ 

Использование: в лазерной технике. Сущность изобретения: активный материал на основе оксидов натрия, фосфора и редкоземельного элемента дополнительно содержит оксид кальция при определенном соотношении ингредиентов. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к активным материалам для оптических квантовых генераторов и усилителей и может быть использовано в тонкопленочных лазерах, предназначенных для применения в интегральной оптике.

Лазерные кристаллы с высокой концентрацией неодима позволяют использовать активные элементы небольших размеров. Аналогом предложенного материала являются высококонцентрированные неодимовые кристаллы NdP5O14[1] Эти кристаллы имеют аномально слабое тушение люминесценции, несмотря на высокую концентрацию неодима (более 41021 частиц/см-3), дают генерацию при комнатной температуре на линиях 750, 810 и 870 нм с низким порогом, но незначительной энергией излучения. Кроме того, изготовление этих материалов связано со значительными технологическими трудностями.

Наиболее близким к предлагаемому активному материалу по технической сущности и достигаемому результату являются двойные фосфаты, отвечающие формуле Na3Nd(PO4)2 , состава, мол. Na2O 50,0; P2O5 33,33; Nd2O3 16,67 [2]

Однако эти кристаллы обладают невысоким временем затухания люминесценции (21 23 мкс) и низкой энергией излучения (Na3 Nd(PO4)2 9 от интенсивности свечения иттрий-алюминиевого граната (ИАГ)). Соединения состава M3Nd(PO4)2 на основе оксидов щелочных металлов, оксида неодима и оксида фосфора (V) построены на основе структуры - K2SO4.

Задачей изобретения является получение активных материалов для оптических лазеров с повышенной энергией излучения и сравнительно большим временем жизни люминесценции. Предложенные активные материалы для оптических квантовых генераторов содержат, мол. Na2O 16,7 26,5; R2O3 5,6 - 8,8, где R Nd, Pr; CaO 35,3 50,0; P2O5 27,8 29,4. Содержание в активном материале CaO приводит к получению нового соединения состава Са3Na3R(PO4)4, где R Nd, Pr. Это соединение построено на основе b K2SO4. В нем атомы неодима расположены в определенных кристаллографических позициях. Вхождение в кристаллическую решетку катионов кальция и тетраэдров РО4 приводит к увеличению расстояния Nd Nd, увеличению времени жизни и энергии излучения. С помощью методов рентгенографического анализа, ИК-спектроскопии установлены пределы существования соединения Са3Na3Nd(PO4)4 в ряду Са3(PO4)2-Na3Nd(PO4)2, что составляет 40 60 мол. Сa3(PO4) 2, или в пересчете на компоненты, мол. Na2O 16,7 26,5; Nd2O3 5,6 8,8; CаO 35,3 50,0; P2O5 27,8 29,4. Это позволяет получать активные материалы для оптических квантовых генераторов с различным соотношением времени жизни люминесценции и интенсивности излучения.

При изменении соотношения компонентов в указанных пределах может наблюдаться смещение по составу с разреза Ca3(PO4)2-Na3Nd(PO4)2 в многокомпонентной системе Na2O-Nd2O3-CaO-P2O5, что приводит к образованию нескольких фаз. Это делает невозможным использование таких смешанных фосфатов в качестве материалов для оптических квантовых генераторов. Изоструктурность соединений состава Ca3Na3R(PO4)4, где R редкоземельные элементы, позволяет изменять концентрацию активных ионов за счет вхождения ионов-разбавителей R' с образованием твердых растворов Ca3Na3R1-XR'X(PO4)4 (R Nd, Pr, R'=La, Gd, Lu), где 0X<1. Особенность строения этого соединения обуславливает вхождение атомов редкоземельных элементов в одни и те же кристаллографические позиции, что позволяет получать кристаллы с различным соотношением времени жизни люминесценции и энергии излучения.

Пример 1. В качестве исходных компонентов для синтеза кристаллов Ca3Na3Nd(PO4)4 используют, мол. Na2CO3 16,67; CaCO3 33,33; Nd2O3 7,14; (NH4)2HPO4 44,44, что приводит к получению тройного фосфата с содержанием компонентов, мол. Na20 21,4; Nd2O3 7,1; CaO 42,8; P2O5 28,6. Фосфат получают отжигом при 1150oС в течение 50 100 ч. Кристаллы Ca3Na3Nd(PO4)4 получают рекристаллизацией при изотермическом отжиге при температуре 1300 1400oC. Рентгенографические исследования показали, что полученное соединение кристаллизуется в ромбической сингонии и относится к структурному типу b K2SO4. Полученные кристаллы Ca3Na3Nd(PO4)4 имеют время жизни люминесценции 31 мкс, энергию излучения по отношению к иттрий-алюминиевому гранату (ИАГ) 23%

Пример 2. По приведенному выше способу получают тройной фосфат состава, мол. Na2O 26,5; Nd2O3 8,8; CaO 35,3; P2O5 29,4. Полученные кристаллы имеют спектр люминесценции и рентгенографические характеристики, соответствующие Ca3Na3Nd(PO4)4. Время жизни образца 23 мкс, энергия излучения по отношению к ИАГ 13%

Пример 3. По способу, приведенному в примере 1, получают кристаллы состава, мол Na2O 16,7; Nd2O3 5,6; CaO 50,0; P2O5 27,8, характеризующиеся спектром люминесценции, соответствующим Ca3Na3Nd(PO4)4. Время жизни люминесценции кристаллов 44 мкс, энергия излучения по отношению к ИАГ 24%

Положительный эффект достигается за счет вхождения ионов активатора Pr, Nd в состав кристаллической решетки соединения Ca3Na3Nd(PO4)4 с изменением состава в указанных пределах, что позволяет получать кристаллы с различным соотношением времени жизни люминесценции и энергии излучения. Структурные особенности соединений дают аномально слабое тушение люминесценции. Так, концентрация ионов неодима для опытных кристаллов (соединение Ca3Na3Nd(PO4)4 на 1 см3 составляет 2.71021 частиц, что в 20 раз превышает оптимальную концентрацию в известных кристаллах иттрий-алюминиевого граната.

Таким образом, предлагаемый активный материал для оптических квантовых генераторов, состоящий из кристаллов, мол. Na2O 16,7 26,5; R2O3 5,6 8,8, где R Nd, Pr; CaO 35,3 50,0; P2O5 27,8 29,4, имеет достаточно большое время жизни возбужденного состояния, которое составляет до 44 мкс, при высокой концентрации активных ионов 2,7 1021 и обладает высокой энергией излучения по отношению к аналогам (23 24% интенсивности от ИАГ). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Активный материал для оптических квантовых генераторов, содержащий оксид натрия Na2O, оксид редкоземельного элемента R2O3, оксид фосфора (V), отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид кальция при следующем соотношении, мол.

Na2O 16,7 26,5

R2O3 (где R Nd, Pr) 5,6 8,8

CaO 35,3 50,0

P2O5 27,8 29,4х


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru