МАТРИЦА ЛАЗЕРНОГО МАТЕРИАЛА

МАТРИЦА ЛАЗЕРНОГО МАТЕРИАЛА


RU (11) 2231881 (13) C1

(51) 7 H01S3/16 

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

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

(21) Заявка: 2002127478/28 
(22) Дата подачи заявки: 2002.10.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.10.15 
(45) Опубликовано: 2004.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2084997 С1, 20.07.1997. US 4841530 A, 20.06.1989. US 4272733 A, 09.06.1981. RU 2190704 C1, 10.10.2002. 
(72) Автор(ы): Кузьмин О.В. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Кузьмин Олег Викторович (RU) 
Адрес для переписки: 105554, Москва, ул. Первомайская, 66, кв.135, пат.пов. Т.К.Широковой, рег.№ 361 

(54) МАТРИЦА ЛАЗЕРНОГО МАТЕРИАЛА 

Изобретение относится к материалам, применяемым в квантовой электронике, в частности к монокристаллам, используемым в качестве матрицы для твердотельных лазеров с диодной накачкой. Матрица лазерного материала представляет собой смешанный ортоборат лантана и/или церия и скандия с химической формулой R1-xScxBO3, где R-La и/или Се, 0,9>х>0,5. Обеспечено получение матрицы лазерного материала с высокой степенью изоморфной емкости, достаточной для использования ее в качестве лазерного материала с высокой концентрацией ионов активаторов переходных и/или редкоземельных металлов. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к материалам, применяемым в квантовой электронике, в частности к монокристаллам, используемым в качестве матрицы лазерного материала для твердотельных лазеров с диодной накачкой.

Твердотельные лазеры с диодной накачкой и излучением в широком спектральном диапазоне нашли широкое применение в приборах различного назначения.

Дальнейшее повышение эффективности твердотельных лазеров с диодной накачкой невозможно без создания новых активных сред, обладающих эффективным поглощением в спектральном диапазоне диодного источника накачки. Высокие коэффициенты поглощения могут быть достигнуты увеличением концентрации активаторов и использованием эффекта сенсибилизации люминесценции. Разработка новых монокристаллических матриц с высокой изоморфной емкостью, способных обеспечить возможность введения в высокой концентрации различных лазерных активаторов, к которым относятся ионы переходных и редкоземельных металлов группы лантана, является актуальной задачей.

Известны ортобораты скандия и редкоземельных элементов лантана и церия SсВО3, LaBO3, СеВО3 (К.И.Портной, Н.И.Тимофеева. Кислородные соединения редкоземельных элементов. - М.: Металлургия, 1986, стр. 118-123) и пример использования кристаллической матрицы SсВО3 в качестве лазерного материала.

Например, известен лазерный материал Sc1-xMxBO3, где 0<х

Рассматривать ScBO3 как матрицу для создания лазерного материала с высокой концентрацией активной примеси можно только для группы переходных металлов, например Сr3+ Ti3+ V3+. Введение в SсВО3 редкоземельных ионов активаторов Pr3+ Nd3+ Ho3+ Еr3+ Тm3+ Yb3+ в высокой концентрации не представляется возможным из-за низкой изоморфной емкости, связанной с малым ионным радиусом катиона скандия.

Соединения LаВО3, СеВО3 можно рассматривать как потенциальные лазерные матрицы с высокой изоморфной емкостью для редкоземельных ионов активаторов.

Однако получить ортобораты группы лантана прямым синтезом из оксидов невозможно (Б.Ф.Джуринский, Л.З.Гохман, В.И.Чистова. Способ получения ортоборатов церия, празеодима и тербия. - Неорганические материалы, 1981, т.17, №4, стр. 739-740). Это связано с тем, что для всех редкоземельных ортоборатов характерно большое количество неустойчивых полиморфных форм. В зависимости от температуры ортобораты кристаллизуются в изоструктурные кальциту формы арагонита и фатерита. Это не позволяет получить оптически однородные кристаллы редкоземельных ортоборатов, выращивая их непосредственно из расплава (Справочник “Диаграммы состояния систем тугоплавких оксидов”. - М.: Наука, 1985, т.5, ч.1, стр. 43-51).

Известен способ увеличения изоморфной емкости выращиваемых кристаллов. Увеличение изоморфной емкости кристалла достигается путем частичного замещения входящих в его состав катионов на катионы других элементов с меньшими или большими ионными радиусами, например, в кристаллах со структурой граната (D. Mateika, E. Voelkel, J. Haisma, "Czochralski growth from multicomponent melts of homogeneous mixed-gamet crystals". Journal of Crystal Growth, 1990, V.102, pp. 994-1013). Размеры катионов, участвующих в замещении, и их концентрация активно влияют на кристаллографические параметры матрицы лазерного материала: средние ионные радиусы, размеры узлов кристаллической решетки, длины связей. Это позволяет выращивать смешанные кристаллы с коэффициентом распределения различных катионов равным или почти равным единице.

Технической задачей данного изобретения является получение матрицы лазерного материала с высокой изоморфной емкостью, достаточной для использования ее в качестве лазерного материала с высокой концентрацией ионов активаторов переходных и/или редкоземельных металлов.

Технический результат в предлагаемом изобретении достигают созданием матрицы лазерного материала на основе ортобората скандия SсВО3, которая согласно изобретению дополнительно содержит катионы лантана La и/или церия Се и имеет химическую формулу R1-xSсxBO3, где R - La и/или Се.

Изобретение характеризуется также тем, что стехиометрический коэффициент в химической формуле выбирают в пределах 0,9>х>0,5.

В предлагаемой матрице лазерного материала изоморфная емкость обеспечивается наличием в ней двух катионов с разными ионными радиусами. Ионные радиусы катионов лантана и/или церия близки по размерам к ионным радиусам большинства редкоземельных металлов, применяемых в качестве активаторов, а ионный радиус катионов скандия близок к размерам ионных радиусов катионов группы переходных металлов.

В процессе экспериментов по выращиванию кристаллов предлагаемой матрицы лазерного материала было установлено, что в кристаллах смешанных ортоборатов скандия, лантана и/или церия, начиная от температуры в точке кристаллизации и при последующем охлаждении выращенных кристаллов до комнатной температуры, не происходит полиморфных изменений.

Сущность предлагаемого лазерного материала раскрыта в нижеследующем описании и проиллюстрирована результатами, представленными в таблице, в которой указаны химический состав выращенных кристаллов матрицы лазерного материала и оценка их оптической однородности.

Монокристаллы предлагаемой матрицы лазерного материала были выращены методом Чохральского из расплава.

В качестве исходных компонентов для приготовления шихты использовались соответствующие оксиды металлов лантана La, церия Се, скандия Sc и бора В высокой степени чистоты, а именно Lа2О3, СеО2, Sс2O3, В2O3.

Компоненты шихты взвешивались и наплавлялись в иридиевый тигель. Тепловой узел был изготовлен из оксидной керамики алюминия и циркония,

В качестве затравки использовалась иридиевая проволока, затем из выращенных на иридиевую проволоку кристаллов изготавливались ориентированные монокристаллические затравки.

Скорость выращивания кристаллов составляла 1,5 мм/час. Диаметр выращенных для исследований кристаллов составлял 20 мм, длина 50 мм.

Выращенные кристаллы бесцветны, со слабо выраженной огранкой.

В предлагаемой матрице лазерного материала оптическая однородность сохранялась при значениях стехиометрического коэффициента 0,5<х<0,9.

Рентгеноструктурные исследования проводились на установке ДРОН-3. Они позволили установить, что предлагаемая матрица лазерного материала кристаллизуется в моноклинную сингонию, предположительная пространственная группа Р2/m.

Как следует из результатов проведенных исследований, предлагаемая матрица лазерного материала является перспективной для создания новых высококонцентрированных лазерных материалов, активированных ионами переходных и/или редкоземельных металлов.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Матрица лазерного материала на основе ортобората скандия ScBO3, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит катионы лантана La и/или церия Се и имеет химическую формулу R1-xScxBO3, где R-La и/или Се, 0,9>х>0,5.


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