Синтез, структурные и спектроскопические исследования вольфраматов и молибдатов стронция и бария как активных ВКР-сред

• Автор: Лебедев, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Обзор литературы

1.1 Структурные, теплофизические и оптические свойства вольфраматов и

молибдатов стронция и бария и особенности их выращивания методом Чохральского

1.2 Теплофизика процесса выращивания оксидных монокристаллов методом Чохральского

1.3 Спонтанное и вынужденное комбинационное рассеяние в шеелитах

1.4 Твердые растворы шеелитов

1.5 Выводы из литературного обзора

2. Методики проведения ростовых экспериментов, спектроскопических,

структурных и генерационных исследований
2.1 Методики ростовых экспериментов
2.2 Методики спектроскопических исследований
2.3 Дифференциально-термический и рентгенофазовый анализ
2.4 Измерение оптической однородности, лучевой стойкости и ВКР-характеристик монокристаллов
3. Физико-технологические особенности выращивания вольфраматов бария и стронция и молибдата стронция модифицированным методом Чохральского с активным тепловым экраном и исследование оптических свойств полученных монокристаллов
3.1 Численное моделирование и экспериментальные исследования теплофизических особенностей роста монокристаллов вольфраматов бария и стронция и молибдата стронция модифицированным методом Чохральского с активным тепловым экраном
3.2 Особенности легирования монокристаллов 8г\Ю4 ионами Кс13+
3.3 Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов 8г\Ю4:Ыс13+
3.4 Лазерная генерация и ВКР-самопреобразование в кристаллах 8г\Ю4:Кс13+ и 8гМо04:Кс13+
3.5 Выводы к главе
4. Исследования структуры, спонтанного и вынужденного комбинационного
рассеяния монокристаллов твердых растворов на основе вольфрамита и молибдата бария
4.1 Выращивание и рентгенофазовый анализ монокристаллов твердых
растворов Ва(Мо04)л(\Ю4)]_х
4.2 Комбинационное рассеяние и структурные особенности твердых растворов
Ва(Мо04)х(¥04),_х
4.3 Вынужденное комбинационное рассеяние в кристаллах твердых растворов
Ва(Мо04)^04),.х
4.4 Выводы к главе
Заключение
Список цитированной литературы

Введение
Расширение спектрального диапазона генерации лазерного излучения -одна из приоритетных задач современной квантовой электроники. Ряд применений лазеров в областях оптической связи, медицины, обработки материалов, дальнометрии, оптической локации и адаптивной оптики, в научных исследованиях требует создания источников, излучающих на новых длинах волн. Одним из способов получения генерации в новых спектральных диапазонах представляется использование кристаллических материалов, позволяющих преобразовывать излучение существующих коммерческих лазеров на основе нелинейных эффектов удвоения, утроения, суммирования и вычитания частот, параметрической генерации и вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), и на создание таких материалов направлена значительная часть современных исследований. ВКР-преобразование представляется простым и надежным в техническом исполнении способом фиксированной перестройки частоты, поскольку определяется только внутренней структурой ВКР-активной среды и не требует выполнения условий фазового синхронизма. На сегодня освоены промышленностью всего несколько кристаллических материалов, применяемых для ВКР-преобразования. Наибольшей эффективностью из них обладают Ва(Ы03)2 и КОс1(¥С>4)2 в нано- и пикосекундном режимах генерации, соответственно. Недавние исследования открыли новый класс соединений вольфраматов и молибдатов щелочноземельных металлов и свинца со структурой шеелита - перспективных ВКР-активных сред нового поколения [1]. В указанном классе следует отметить кристаллы Ва’¥С>4, 8г¥04 и БгМоС^, как наиболее технологичные и имеющие превосходные физические характеристики. В частности, коэффициент ВКР-усиления монокристалла Ва¥С>4 в наносекундном диапазоне приближается к рекордному значению широко используемого Ва(]МОз)2. При этом Ва¥04, в сравнении с Ва(1ЧОз)2, имеет значительно большие твердость, теплопроводность, более широкий диапазон прозрачности и не является водорастворимым. Кроме того, интегральное сечение ВКР-активной

симметрия [М04]2' комплекса понижается до S4; все вырожденные колебания расщепляются за счет влияния кристаллического поля. Кроме того, эффект Давыдовского расщепления, имеющий место благодаря наличию двух молекулярных групп в примитивной ячейке, также изменяет структуру колебательных мод. Например, мода v3(F2) расщепляется в кристаллическом поле на v3(E) и V;(Z?), Давыдовский эффект дает дальнейшее расщепление на v3(Eg), vj(£„), vj(5„) и vj(Аи). Моды (и) неактивны в КР, таким образом в спектре КР должны наблюдаться семь внутренних (vj(Ag), v2(Ag), v2(Bg), v3(Bg), v3(Eg), v4(Bg), v4(Eg)) и шесть внешних (вращательные Ag и Eg, вибрационные 2Bg и 2Eg) колебаний. КР-активные колебания имеют следующий вид тензоров поляризуемости:
/Cl 0 0 /С3 С4 0 /00 С5
V о Са 0 Вд:(с4 -С3 0 Ед:[ 0 0 С5 .
V 0 О С2) V о о о/ с5 с5 о/
Из формы тензоров поляризуемости следует, что в поляризации ах2 наблюдаются только Eg колебания, в a:z - только Ag, в аху- только Bg, в ахх - Ag и Вg колебания. Все 13 теоретически предсказанных колебаний наблюдаются на экспериментальных спектрах КР, и в настоящее время задача о соответствии частот наблюдаемых полос колебательным модам считается полностью решенной для всего ряда вольфраматов и молибдатов со структурой шеелита [15, 65-69]. Анализ спектров КР вольфраматов и молибдатов кальция, стронция, бария и свинца позволил выявить следующие закономерности [15].
Для низкочастотных внешних колебаний решающим фактором, определяющим частоту, является масса катиона, с ростом которой частота снижается (рисунок 1.18 а). С точки зрения влияния сорта катиона на частоту внутренних колебаний [МОД2- комплекса можно выделить несколько причин. Во-первых, различие параметров решетки сопровождается различием длины связи М - О и, следовательно, силовых констант. Во-вторых, на величину силовых констант влияет ковалентность связи между катионом и атомом кислорода [МОД ’ комплекса; частота колебательных мод комплекса оказывается в прямой