Оптические свойства кристаллов двойного легирования LiNbO3:Gd:Mg
Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.207
Краткое сообщение
Аннотация: С использование метода прямого легирования конгруэнтного расплава оксидами магния и гадолиния выращены композиционно однородные нелинейно оптические монокристаллы двойного легирования с разным содержанием легирующих примесей: LiNbO3:Gd3+(0,003):Mg2+(0,65 мас. %), LiNbO3:Gd3+(0,23):Mg2+(0,75 мас. %) и LiNbO3:Gd3+(0,25):Mg2+(0,75 мас. %). Полученные методами лазерной коноскопии и фотоиндуцированного рассеяния света результаты свидетельствуют о высоком структурном совершенстве выращенных кристаллов и позволяют утверждать, что кристаллы LiNbO3:Gd:Mg по некоторым своим свойствам близки к стехиометрическому кристаллу. Одним из таких свойств стехиометрического и легированных магнием кристаллов LiNbO3, важных для создания материалов для преобразования лазерного излучения на периодически поляризованных доменах субмикронных размеров с плоскими границами, является низкое значение коэрцитивного поля (≈2,3 кВ/см). При этом выращенные кристаллы LiNbO3:Gd:Mg обладают значительно большей оптической однородностью, чем стехиометрический кристалл. Наибольшей оптической однородностью, а также отсутствием эффекта фоторефракции отличаются кристаллы LiNbO3:Gd3+(0,003):Mg2+(0,65 мас. %) и LiNbO3:Gd3+(0,23):Mg2+(0,75 мас. %). Увеличение концентрации гадолиния до 0,25 мас. % приводит к усилению искажений коноскопической картины и к появлению значительного фоторефрактивного отклика кристалла LiNbO3:Gd3+(0,25):Mg2+(0,75 мас. %).
Ключевые слова: ниобат лития, кристалл, дефекты, лазерная коноскопия, фоторефрактивные свойства
- Теплякова Наталья Александровна – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник сектора колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
- Сидоров Николай Васильевич – д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник с исполнением обязанностей заведующего сектором колебательной спектроскопии лаборатории материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
- Палатников Михаил Николаевич – д.т.н., главный научный сотрудник с сохранением обязанностей заведующего лабораторией материалов электронной техники, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
Ссылка на статью:
Теплякова, Н.А. Оптические свойства кристаллов двойного легирования LiNbO3:Gd:Mg / Н.А. Теплякова, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 207-214. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.207.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Kemlin, V. Dual-wavelength source from 5% MgO:PPLN cylinders for the characterization of nonlinear infrared crystals / V. Kemlin, D. Jegouso, J. Debray, et al. // Optics Express. – 2013. – V. 21. – I. 23. – Р. 28886-28891. DOI: 10.1364/OE.21.028886.
2. Murray, R.T. High average power parametric wavelength conversion at 3.31–3.48 μm in MgO:PPLN / R.T. Murray, T.H. Runcorn, S. Guha, et al. // Optics Express. – 2017. –V. 25. – I. 6. – Р. 6421-6430. DOI: 10.1364/OE.25.006421.
3. Сидоров, Н.В. Сравнительные исследования особенностей структуры и композиционной однородности монокристаллов LiNbO3:Mg(~5.3 мол.%), выращенных из шихты различного генезиса / Н.В. Сидоров, Л.А. Бобрева, Н.А. Теплякова и др. // Неорганические материалы. – 2019. – Т. 55. – № 11. – С. 1197-1203. DOI: 10.1134/S0002337X19100142.
4. Сидоров, Н.В. Влияние способа легирования на однородность и оптические свойства кристаллов LiNbO3:Mg / Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 383-391. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.383.
5. Liu, J. Growth and optical properties of Pr-Mg co-doped LiNbO3 crystal using Bridgman method / J. Liu, A. Liu, Y. Chen et al. // Physica B: Condensed Matter. – 2022. – V. 624. – Art. № 413419. – 6 p. DOI: 10.1016/j.physb.2021.413419.
6. Kong, T. Enhanced ultraviolet damage resistance in magnesium doped lithium niobate crystals through zirconium co-doping / T. Kong, Y. Luo, W. Wang et al. // Materials. – 2021. – V. 14. – I. 4. – Art. № 1017. – 6 p. DOI: 10.3390/ma14041017.
7. Zhang, P. Efficient enhanced 1.54 μm emission in Er/Yb:LiNbO3 crystal codoped with Mg2+ ions / P. Zhang, J. Yin, L. Zhang et al. // Optical Materials. – 2014. – V. 36. – I. 12. – Р. 1986-1990. DOI: 10.1016/j.optmat.2014.01.033.
8. Сидоров, Н.В. Лазерная коноскопия и фотоиндуцированное рассеяние света в исследованиях свойств нелинейно-оптического кристалла ниобата лития / Н.В. Сидоров, О.Ю. Пикуль, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников. – М.: РАН, 2019. – 350 с.
9. Кузьминов, Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития / Ю.С. Кузьминов. – М.: Наука, 1987. – 264 с.
10. Volk, T. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching / T. Volk, M. Wohlecke. – Berlin: Springer, 2008. – 250 p. DOI: 10.1007/978-3-540-70766-0.
11. Блистанов, А.А. Рекомбинационные процессы в кристаллах LiNbO3 / А.А. Блистанов, В.М. Любченко, А.Н. Горюнова. // Кристаллография. – 1998. – Т. 43. – № 1. – С. 86-91.