ИСТИНА

Предлагаемый междисциплинарный проект направлен на исследование кристаллогенезиса и общих закономерностей формирования новых структур в многокомпонентных боратных расплавах с редкоземельными катионами. В ходе его выполнения планируется впервые провести изучение физико-химических параметров роста кристаллов гадолиний-аллюминиевого бората, легированных трехвалентными ионами иттербия и иттербия-эрбия, их морфологии и кристаллохимичеких особенностей, спектроскопических и генерационных характеристик, процессов переноса энергии для создания на их основе эффективных лазеров, излучающих в спектральной области 1 и 1.5 мкм, которые перспективны в качестве элементной базы фемтосекундных лазеров для прецизионной обработки материалов, метрологии, медицинских применений. Уровень ожидаемых научных и практических результатов этого проекта будет соответствовать сегодняшнему мировому уровню работ по выбранной тематике. На основе экспериментального изучения кинетики и механизма кристаллизации будут оптимизированы условия из получения. Ряд конкретных экспериментальных данных может быть использован и в качестве критериев поиска новых минералов и синтетических кристаллов с уникальными свойствами. Заявляемые предложения находятся на стыке минералогии, физики твердого тела, физикохимии и технологии неорганических материалов и не поддаются формальной классификации. Основное внимание российской группы будет акцентировано на исследовании кристаллогенезиса в боратных средах, изоморфных замещений в процессе кристаллизации, изучении состава, внешней и внутренней морфологии кристаллов. Белорусская сторона сконцентрирует усилия на исследовании спектрально-генерационных свойств полученных кристаллических материалов.

Изучены фазовые соотношения в сложной системе состава Er:YbxGd1-xAl3(BO3)4-K2Mo3O10-B2O3-(Gd,Er,Yb)2O3 (x=0-0.2, Er-1at.%) в температурном интервале от 1150 до 900оС. В качестве растворителей для выращивания монокристаллов (Yb3+,Er3+):GdAl3(BO3)4 из высокотемпературных раствор-расплавов предложены следующие составы: 55 mol.%K2Mo3O10 - 45 mol.% B2O3 (I) и 55 mol.% K2Mo3O10 - 40 mol.% B2O3 - 5 mol.% (Gd,Er,Yb)2O3 (II). Обнаружено изменение растворимости от 17 to 9.5 mol.% для Yb0.15Gd0.85Al3(BO3)4 для сложного растворителя состава II в температурном интервале 1000-800oC. В результате, с использованием точечных затравок, были получены монокристаллы оптического качества (Er,Yb):GdAB размером до 20×10×10 мм. На основе спектроскопических характеристик проведен расчёт параметров лазера на кристалле Er,Yb:GdAl3(BO3)4: определены оптимальные значения параметров фокусировки излучения накачки и моды резонатора (Ø110 мкм), толщины активного элемента (2 мм) и коэффициента пропускания выходного зеркала (5 %). Подготовлен экспериментальный стенд для проведения лазерных экспериментов. Проведены лазерные эксперименты с использованием кристалла Er,Yb:GdAl3(BO3)4. Получена лазерная генерация с диодной накачкой в непрерывном режиме. Максимальная выходная мощность составила 780 мВт на длине волны 1531 нм при дифференциальной эффективности по поглощенной мощности накачки 26 %. Порог генерации равнялся 1 Вт. При использовании кристалла Yb:GdAl3(BO3)4 реализован непрерывный режим генерации. Максимальная выходная мощность составила 1.1 Вт на длине волны 1040 нм при мощности накачки 7 Вт. Оптическая эффективность достигала 16 %. Порог генерации не превышал 1 Вт.