Фотон-експрес
Наукова стаття на тему 'активовані рідкісними землями кальцій-алюмінатних лазерні скла і оптичні волокна на їх основі'

Текст наукової роботи на тему «активовані рідкісними землями кальцій-алюмінатних лазерні скла і оптичні волокна на їх основі»

?ВКВО-2019- Стендові

Активувати РІДКІСНИМИ ЗЕМЛЯМИ КАЛЬЦІЙ-алюмінатних ЛАЗЕРНІ СКЛА І ОПТИЧНІ ВОЛОКНА НА ЇХ ОСНОВІ

Вельміскін В.В.2, Галаган Б.І.1, Денкер Б.І.1, Колташов В.В.2, Сверчков С.Е.1

1 Інститут загальної фізики ім. А.М.Прохорова РАН, м.Москва 2 Науковий центр волоконної оптики РАН, м.Москва * E-mail: galagan @ ran. gpi.ru

DOI 10.24411 / 2308-6920-2019-16197

Багатокомпонентні кальцій-алюмінатних скла можуть бути відносно стійкі до кристалізації і допускають синтез в обсягах до декількох кілограм. Вони привабливі високою прозорістю в ІЧ області до 5-6 мкм в сукупності з прекрасними механічними властивостями і теплопровідністю, переважаючими характеристики плавленого кварцу. Крім того дані скла допускають введення до складу до 3-5 мол.% Оксидів рідкісних земель. Однак спектроскопічні властивості активованих стекол є маловивченими.

Для досліджень був обраний наступний базовий склад 46CaO, 5CaF2, 36AhO3, 6MgO, 6 SrO, 1Ln2O3, де Ln позначає ту чи іншу комбінацію рідкоземельних елементів La, Tm, Ho, Er, Yb, Dy. З огляду на, що застосування активних середовищ в ІК області вимагають високого ступеня їх зневоднення, була розроблена спеціальна методика синтезу стекол в обсязі близько 30 грам, яка забезпечувала коефіцієнт поглинання гідроксильної групи поблизу 3 мкм не більше 0.01 см-1.

Люмінесцентні дослідження зразків активованих стекол показали, що через сильний кристалічного поля поблизу редкоземельного іона і відповідно помітного штарковского розщеплення відповідних електронних рівнів, спостерігається значний стоксів зсув в спектрах люмінесценції. Це, зокрема, дозволило реалізувати на активованому туліем склі каскадну лазерну генерацію на довжинах хвиль 2.3 і 2.1 мкм, які недоступні одночасно для інших типів стекол. Приклади характеристик лазерів на об'ємних елементах наведені на Рис.1.

А

Б

Рис.1. Осцилограма імпульсу накачування і генерації на двох довжинах хвиль (А) при накачуванні рубіновим лазером і залежність вихідної потужності генерації на 2.1 мкм при диодной накачуванні

Складність роботи з кальцій-алюмінатних стеклами в порівнянні, наприклад, з силікатними пов'язана з дуже крутий залежністю в'язкості від температури і схильністю стекол до расстекловиванію (кристалізації). У той же час завдяки хімічній сумісності складу з плавленим кварцом є можливість отримання оптичних волокон з серцевиною близькою за складом до кальцій-алюмінатних склу без будь-яких небажаних проявів типу ликвации або кристалізації. При цьому може бути забезпечена відносно висока концентрації рідкісноземельних елементів в серцевині волокна. Методом "штапик в трубці" був виготовлений композитний волоконний світловод з серцевиною кальцій-алюмінатного скла, актувати диспрозия, і кварцовою оболонкою. Діспрозій має широку смугу люмінесценції близько 575 нм і великий час життя верхнього лазерного рівня ^ 9/2 (виміряні значення наведені на рис.2).

376

№6 2019 СПЕЦВИПУСК «ФОТОН-ЕКСПРЕС-НАУКА 2019» Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

ВКВ0-2019 Стендові

Як джерело накачування для діспрозіевих лазерів підходять стали комерційно доступними і відносно дешевими сині діодні лазери на основі нітриду галію. Довжина хвилі генерації таких лазерів знаходиться поблизу 450 нм і добре узгоджується з смугою поглинання іона диспрозия.

= г

I

0) = г

0 О)

1

2 + 2

-Q

Ь

0

1 00

Про X <1) н

X

на його основі

Розведення оксидом кремнію при виготовленні волокна з алюмінатних серцевиною для спектрально-люмінесцентних властивостей диспрозия, на відміну від іона тулия, не є принциповим.

Справжня робота підтримувалася в частині створення і дослідження активованих РЗИ волокон грантом РФФД № 18-29-20079, а в частині вивчення генераційних властивостей кальцій -алюмінатних стекол грантом РФФД № 17-02-00369.

№6 2019 СПЕЦВИПУСК «ФОТОН-ЕКСПРЕС-НАУКА 2019» Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. 377

|ч \ \

// _750 ЦЕ (волокно)

(600 jis

550 560 570 580 590 600 610

Довжина хвилі, нм

Ріс.2.Спектри люмінесценції зразка скла з диспрозия і композитного волокна


Завантажити оригінал статті:

Завантажити