Введение к работе
Актуальность. В Институте общей физики АН СССР на кристаллах иттрий-эрбий-алвкинизвого граната создан эффективный лазер (КЦЦ 3%), работящий в различных рекиыах при комнатной тештьра-турэ на длине волны 2,94 ики. Этот лазер находит широкое прпко-нение пак в научных исследовенилх /1,2/, так и в решении целого ряда прикладных задач /3/.
Важной характеристикой лазеров являются их.еффэктнвность
и рэсурс работы. Физическим фактором, ограничивающим предельную
могрюсть лазера н его ресурс является разрушение активных эле
ментов лазера под действием собственного излучения. Эксперимен
тально установлено, что в кногомодовом рекиш свободной генера
ции в -лазере при длительности импульса 200 икс
набяадаптся разрушения активных элементов при интенсивностях
10-10 Вт/сьг. Однако, как следует из литературных данных /4/,
прямые измерения порогов разрусеиия кристаллов У//о- wr лазер
ным излучением с длительностью имлульса 100 не составляв? 10і -
-10 Ът/c'Jr. При учете временного и размерноґо эффектов/?/ не
представляется возкогныи обьяеиить наблюдаемое различие в порогах
разрупзния. Известно, что наиболее низкие пороги разрушения свя
заны с наличием поглоцающих дефектов п оптических материалах.
Однако характеристики локальных дефектов такие как размер, ло
кальный 'коэффициент поглощения, теплопроводность и другие харак
теристики, а такие влияние технологических параметров выращива
ния кристаллов на образованно локальных дефектов мало поучены.
Цель работы. Разработка новых неразругаавдих методов определения характеристик макродефектов в оптически прозрачных на-
териалах и исследование ышсро и макродефектов в кристаллах Y/?6-~r . Оптимизация технологических параліетров выращивания кристаллов )#-/' с цельо создания высококачественных кристаллов.
На защиту выносятся следующие положения:'
- экспериментальное обнаружение нелинейного поглощения в крис-
таллах //еЬ-'ь* ;
- разработка метода неразрущаюцого контроля качества оптически
прозрачных материалов;
определение размера локальних частиц в кристаллах У/г^'и*' ;
определение косффішиєнта поглощения и температуры локадышх
частиц в кристаллах //го-"/" при воздействии на них лазерного излучения;
- определение оптимальных технологических параметров выращивания
кристаллов
- разработка метода и определение оптимальных режимов лазерного
отвига кристаллов //? в/" с цель» снигекия кооффициен-тов поглощения на частицах субмикронного размера. Практическая ценность. Исследована оптическая прозрачность кристаллов //гО" ~г , выращенных катодом горизонтально-направленной кристаллизации в диапазоне длин волн 0,3f4 иаі и их радиационная стойкость. Показано, что кристаллы У/гб-'ь/- обладай? высоким оптическим качеством; коэффициент объемного поглощения на длине волны генерации равен (2*4)«10 см . Облучение активных элементов f -излучением до доз 10 рад не приводит к изменению генерационных характеристик лазера.
На основе явления нелинейного поглощения локальных частиц разработан метод неразрушахщего контроля качества активных эле-
ментов. Определена оптимальная скорость' выращивания кристаллов , при которой кристаллы обладают минимальными потерями. Предложен лазерный отлиг локальных частиц в кристаллах
, приводящий к снижению локальных коэффициентов поглощения.
Науская новизна работы.
-
Впервые исследована зависимость коэффициента объемного поглощения оптических материалов от длительности импульса лазерного излучения. Обнаружено, что при определенных плотностях и длительностях импульса лазерного излучения наблюдается увеличение коэффициента объемного поглощения (нелинейное поглощение).
-
Впервые в спектрах поглощения кристаллов /%ч/--б/" об-наружены новые линии (<* "~ 10" см" ), идентифицированные как электрогаше переходы иона ь/' с одновременным поглощением фонона. Сильная зависимость козффициентов поглощения таких переходов от температуры позволила зарегистрировать люминесценции
из объемов кристалла, прилегающих к дефектам субмикронного размера при разогреве их лазерным излучением, попадающим в область этих перегодов. По температурной зависимости ширзгаы линии люминесценции з линейном приближении проведена оценка температуры разогрева дефектов в кристаллах
3. Исследовано воздействие излучения — лазера
на локальные частицы в кристаллах Ул6-~6/" . Показано, что
при определенных длительностях импульса и плотностях энергии
лазерного излучения наблюдается снижение локальных коэффяциентоз
поглощения частиц субмикронного размера.
Апробация работы и публикации. Материалы, 'включенные в диссертации неоднократно доклада-
- б -
вались на семинаре отдела колебаний ИОФ АН СССР, на Всесоюзных конференциях "Оптика лазеров-87", "Оптика лазеров-90", на УП Всесоюзной конференции по росту кристаллов - Ыосква-1988г., Международной конференция "Тенденции квантовой електронний" -Рушния-1988г., Всесоюзной конференции "Физика и техника твердотельных лазеров" - Москва-1990г., защищены авторский свидетельством на изобретение и в достаточно полно» мере отражены в I? печатных роботах.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы. Работа изложена на 135 страницах, включая II таблиц, 30 рисунков, список литературы 131 наименований.
