лазерное вещество

Формула изобретения

Лазерное вещество, включающее оксиды бария ВаO, лантана La₂O₃ или гадолиния Gd₂O₃ или иттрия Y₂O₃ или лютеция Lu₂O₃, неодима Nd₂O₃ и триоксид молибдена MoO₃, отличающееся тем, что в него дополнительно введен оксид лития Li₂O при следующем соотношении компонентов, мас.

Li₂О 6,25-6,62

ВаО 8,68-9,17

Lu₂O₃ 6,47-10,95

Nd₂O₃ 0,31-0,73

MoO₃ Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров инфракрасного диапазона.

Цель изобретения повышение угловой направленности генерируемого излучения.

Поставленная цель достигается тем, что лазерное вещество состоит из тройного молибдата Li₃Ba₂Ln₃(МоO₄)₈, Ln-La, Gd, Y, Lu, легированного ионами Nd³⁺. Вещество имеет формулу: Li₃Ba₂Ln_3-xNd_x(MoO₄)₈, 0,06 x 0,15. Угловая направленность генерируемого излучения лазерного вещества Li₃Ba₂Ln_3-xNdx (MoO₄)₈ составила 8,3"-8,5" на уровне 0,5.

Cодержание ионов Nd³⁺ от 0,06 до 15 рекомендуется при работе лазера в импульсном и непрерывном режимах.

Аналогами предлагаемого лазерного вещества являются лазерные материалы на основе ИАГ, легированные Nd₃₊ [1] Угловая направленность генерируемого излучения которых значительно ниже и составляет 10"-11", что в 1,5 раз ниже предлагаемого материала.

Прототипом предлагаемого лазерного вещества является лазерный материал Ba Gd_2-xNd_x(MoO₄)₄ [2] угловая направленность генерируемого излучения которого составляет 12"-12,5", что также в 1,5 раз ниже, чем в Li₃Ba₂Ln_3-xNd_x(MoO₄)₈.

C целью повышения угловой направленности генерируемого излучения в лазерное вещество, содержащее оксиды бария, лантана или гадолиния, или иттрия, или лютеция и неодима и триоксид молибдена дополнительно введен оксид лития, образуя при этом вещество состава Li₃Ba₂Ln_3-xNd_x(MoO₄)₈, 0,06 x 0,15, в пересчете на оксиды состав лазерного вещества соответствует, мас. Li₂ 6,25 6,62, BaO 8,68 9,17, Ln₂O₃ 6,47 10,95, Nd₂О₃ 0,31 0,73, MоО₃ остальное.

Cоотношение заявляемых составов обусловлены областью фазовой однородности тройных молибдатов Li₃Ba₂Ln_3-xNd_x(MoO₄)₈, образующихся в системах Li₂O-BaO-Ln₂O₃-Nd₂O₃-MoO₃, высоким оптическим качеством монокристаллов и их угловой направленностью генерируемого получения 8,3-8,5.

Монокристаллы Li₃Ba₂Ln_3-xNd_x(MoO₄)₈ выращивают в платиновом контейнере в атмосфере воздуха раствор-расплавленным методом на ориентированную затравку.

Реализация изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Шихту состава, мас. Li₂О 6,25, BaО 9,17, Ln₂O₃ 10,95, Nd₂O₃ 0,31, MoO₃ остальное гомогенизировали путем многократного перетирания в агатовой ступке со спиртом, помещали в платиновый контейнер и нагревали до температуры 900-920^oC cо скоростью 100-120^oC в час. Изотермическая выдержка составляла 70-80 ч при непрерывном перемешивании со скоростью 30 оборотов в минуту. Рост кристалла осуществлялся на ориентированную затравку, скорость вытягивания составляла 4-6 мм/сут. Полученный кристалл Li₃Ba₂Lu_2,94Nd_0,06(MoO₄)₈ имеет высокое оптическое качество, угловая направленность генерируемого излучения составила 8,3 на уровне 0,5. Результаты представлены в таблице.

При скорости роста меньше 4 мм/сут появляются на гранях роста новые центры кристаллизации и возникают блочные структуры (рост в виде друз из крупных кристаллов). Если скорость роста превышала 6 мм/сут, происходил захват растворителя растущим кристаллом, что приводило к растрескиванию кристалла.

Пример 2. Шихту состава, мас. Li₂O 6,62, BaО 8,68, La₂O₃ 6,47, Nd₂O₃ 0,73, MоО₃ остальное готовили по технологии, описанной в примере 1. Угловая направленность генерируемого излучения кристалла Li₃Ba₂La_2,85Nd_0,15(MoO₄)₈ составила 8,5" на уровне 0,5 (см. табл.).

Пример 3. Шихту состава, мас. Li₂ 6,44, BaO 8,74, Gd₂O₃ 8,74, Nd₂O₃ 0,52, MoO₃ остальное готовили по технологии, описанной в примере 1. Угловая направленность генерируемого излучения кристалла Li₃Ba₂Gd_2,895Nd_0,105(MoO₄)8 cоставила 8,5" на уровне 0,5 (см. табл.).

Уменьшение содержания оксида лития ниже 6,25 мас. приводит к растрескиванию кристалла и ухудшает его оптическое качество. Увеличение оксидов лантаноидов и бария выше 10,95 и 9,17 мас. cоответственно способствует образованию второй фазы Ln₂(MoO₄)₃ или BaMoO₄, что приводит к неоднородности и блочности кристаллов и снижает угловую направленность генерируемого излучения.

Использование предлагаемого лазерного вещества способствует увеличению энергии генерируемого излучения в 1,5-2 раза по сравнению с аналогом и прототипом.