Фотодинамические процессы и лазерная генерация в кристаллах SrAlF5, соактивированных ионами Ce3+ и Yb3+ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Юнусова, Азалия Назымовна

• Юнусова, Азалия Назымовна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Юнусова, Азалия Назымовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕГИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ 8гА1Е5

1.1. Основные физические свойства и кристаллографическая структура кристаллов БгА^

1.1.1. Кристаллическая структура без центра инверсии

1.1.2. Кристаллическая структура с центром инверсии

1.2. Спектроскопия дефектов в неактивированных кристаллах ЭгАП^

1.3. Свойства легированных кристаллов БгА^

1.3.1.Кристаллы 8гА1Р5, активированные двухвалентными редкоземельными ионами

1.3.2. Легирование трехвалентными редкоземельными ионами

1.4. Модель фотодинамических процессов и методы преодоления их отрицательного влияния на характеристики активированных сред

ГЛАВА 2. ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ТЕХНИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Выращивание монокристаллов йгАШэ, активированных ионами Се3+ и подготовка образцов

2.2. Особенности регистрация спектров поглощения, возбуждения, люминесценции

2.2.1. Регистрация спектров поглощения

2.2.2. Регистрация спектров люминесценции при возбуждении излучением лазера

2.2.3.Регистрация спектров люминесценции при возбуждении излучением лампы. Спектры возбуждения люминесценции

2.3. Регистрация кинетики люминесценции

2.4. Регистрации фототока, индуцированного лазерным излучением

2.5. Исследование пропускания возбужденных образцов

2.6. Регистрация нелинейного поглощение излучения накачки

ГЛАВА 3. СПЕКТРАЛЬНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИОНОВ Се3+ и УЬ2+/УЬ3+ В ДВАЖДЫ АКТИВИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ Се3 ,\ Ь3 :8гА1Ь5

3.1. Особенности активации кристаллов БгАШз трехвалентными редкоземельными ионами

3.2. Спектрально-кинетические характеристики 5с1^переходов и структура энергетических уровней Се3+ и УЬ2+примесных центров, образующихся в кристаллах Се3+,УЪ3+: БгАШз

3.2.1. Спектры поглощения

3.2.2.Спектры люминесценции

3.2.3.Измерение квантового выхода кристаллов Се3+:8гА1р5 и Се3+,УЬ3+:8гА1Р5

3.2.4. Спектры возбуждения люминесценции

3.2.5.Кинетика люминесценции

3.3. Спектрально-кинетические характеристики 4Г-4Гпереходов и Штарковская структура уровней ионов УЬ3+ в кристаллах Се3+,УЪ3+: вгАИ^

3.4. Исследования фотопроводимости в кристаллах Се3+,УЬ3+:8гА1р5

ГЛАВА 4. ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И PUMP-PROBE СПЕКТРОСКОПИЯ В ОБЛАСТИ 5d-4f ПЕРЕХОДОВ ИОНОВ Се3+ В КРИСТАЛЛАХ SrAlFs

4.1. Вынужденное излучение в кристаллах Ce3+:SrAlF5 и Ce3+,Yb3+:SrAlF5

4.2. Фотодинамические процессы в кристаллах Ce3+:SrAlF5 и Ce3+,Yb3+:SrAlF5

л .

4.2.1. Исследование спектров пропускания возбужденных образцов Се :SrAlFs и Ce3+,Yb3+:SrAlF5 в области 5d-4f переходов ионов Се3+

4.2.2. Спектры поглощения центров окраски в кристаллах Ce3+:SrAlFs и Ce3+,Yb3+:SrAlF5

4.2.3. Кинетические характеристики образования и деструкции центров окраски в кристаллах Ce3+:SrAlF5 и

4.2.4.Характеристики нелинейного поглощения излучения накачки и параметры фотодинамических процессов в кристаллах Ce3+:SrAlFs и Ce3+,Yb3+:SrAlF5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ЛИТЕРАТУРА

143

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотодинамические процессы и лазерная генерация в кристаллах SrAlF5, соактивированных ионами Ce3+ и Yb3+»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Открытые пять десятилетий назад лазеры превратились в мощнейший инструмент исследований в области физики, химии, биологии и медицины, применяются в промышленности, метрологии, стоят за революционным прогрессом в сфере связи, хранения и обработки данных, производства и обработки материалов и т.д. В настоящее время лазерное излучение может быть получено практически в любом участке спектра — от 3,9 нм и вплоть до микроволнового диапазона [1]. При этом ультрафиолетовый диапазон (УФ) является наименее освоенным. По этой причине поиск новых активных сред УФ лазеров с практически значимыми свойствами остается актуальным. К числу таких свойств относится возможность перестройки частоты лазерной генерации, высокая мощность и качество излучения (пространственные характеристики пучка), простота эксплуатации и низкая стоимость. Все эти требования не удается удовлетворить, используя традиционные способы получения перестраиваемого когерентного УФ излучения с применением нелинейного или параметрического преобразования частот лазеров других диапазонов спектра. Между тем существует принципиальная возможность создания УФ лазеров на основе межконфигурационных 4/1'15с1-4/ переходов трехвалентных редкоземельных ионов, активированных в широкозонные диэлектрические кристаллы [2, 3]. Построенные на этом принципе лазеры обеспечивают перестройку частоты лазерной генерации и обладают всеми преимуществами, присущими твердотельным лазерам. Несмотря на это, число серийных лазеров, реализующих данный подход, до сих пор крайне мало [4]. Причина заключается в том, что высокая энергия накачки индуцирует в активных средах различные паразитные фотодинамические процессы, которые приводят к

значительному ухудшению лазерных характеристик УФ активных сред или даже исключают возможность возбуждения УФ лазерного излучения.

Именно поэтому комплексное исследование спектрально-кинетических, фотохимических, диэлектрических, усилительных и лазерных свойств новых сред на основе активированных фторидных кристаллов, использующих в качестве рабочих межконфигурационные 4f~'5d-4f переходы редкоземельных ионов, является актуальными как с фундаментальной, так и практической точек зрения.

Объектами данного исследования являются широкозонные диэлектрические кристаллы SrAlF5 (далее SAF), активированные ионами Се (Ce:SAF) и Yb3+ (Ce,Yb:SAF). Известно, что кристаллы Ce:SAF имеют близкий химический состав к наиболее эффективным УФ активным материалам — Ce3+:LiCaAlF6 и Ce3+:LiSaAlF6 (например, обзор [4]) и характеризуются широким спектром люминесценции, позволяющим ожидать широкую область перестройки частоты лазерной генерации [5]. Помимо этого они предположительно обладают сегнетоэлектрическими и нелинейными свойствами (например, [6]), которые открывают возможность создания активной среды с управляемыми оптическими характеристиками.

Цель диссертационной работы заключается в определении перспективности использования кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF в качестве активных сред УФ лазеров на основе межконфигурационных переходов ионов Се . Данная цель достигалась путем комплексного исследования спектрально-кинетических, фотохимических, фотодиэлектрических, усилительных и лазерных свойств этих кристаллов. В частности в работе представлены:

- спектрально-кинетические исследования кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF в УФ и ИК области спектра;

- исследования характеристик усиления Ce:SAF и Ce,Yb:SAF методами «pump-probe» спектроскопии и проведение тестов, направленных на достижение в них лазерной генерации;

- исследование фотодинамических процессов, возникающих в кристаллах Се:8АР и Се,УЪ:8АР под воздействием интенсивной накачки.

Научная новизна:

1. В работе характеризуется новый кристаллический материал, пригодный для использования в устройствах квантовой электроники и фотоники ВУФ и УФ диапазонов спектра. Впервые изучены спектрально-кинетические, усилительные, фотохимические свойства активированных кристаллов Се:8АР и Се,УЬ:8АР в контексте реализации в них УФ лазерной

1 I

генерации на переходах ионов Се .

2. Для уменьшения деградации оптических свойств кристаллов Се:8АБ в результате индуцированных излучением накачки процессов образования центров окраски впервые предпринята попытка их подавления кристаллохимическим способом, который заключается в соактивации кристаллов Се:8АБ ионами УЬ3+. Показано, что такая соактивация приводит к уменьшению коэффициента наведенного накачкой поглощения в кристаллах Се,УЪ:8АР по сравнению с несоактивированными кристаллами Се:8АР.

3. Впервые получена лазерная генерация на 5<1-4£ переходах ионов Се в кристаллах 8АБ при накачке излучением КгР- лазера (длина волны накачки 248 нм).

4. Впервые исследованы нелинейные фотодинамические процессы в Се:8АР и Се,УЪ:8АР, установлены значения некоторых параметров этих процессов.

Научная значимость и практическая ценность работы:

1. Обнаружена новая активная среда УФ диапазона спектра на основе кристалла Се:8АГ с длиной волны генерации -291 нм, которая может найти применение в качестве рабочих сред лазеров и/или в качестве пассивных устройств квантовой электроники (например, насыщающиеся поглотители УФ диапазона спектра).

2. Получены новые фундаментальные знания о процессах взаимодействия интенсивного излучения УФ накачки с церий-активированными средами. Определены ключевые характеристики этих процессов для кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF.

3. Разработаны новые и усовершенствованы известные методики исследования индуцированных фотодинамических процессов в активных средах УФ диапазона.

Положения, выносимые на защиту:

1. При активации кристаллов SAF ионами Се и Yb формируются четыре оптически неэквивалентных примесных центра, образованных ионами Се3+ и Yb3+, а также один примесный центр, образованный ионами Yb2+.

2. В кристаллах Ce:SAF возбуждается УФ импульсная лазерная генерация на 5d-4f переходах ионов Се3+ на длине волны -291 нм при использовании в качестве источника накачки излучения KrF-лазера (А==248 нм).

3. Основной причиной, препятствующей получению эффективного УФ лазерного излучения на 5d-4f переходах ионов Се в кристаллах SAF, является образование под действием излучения накачки центров окраски, поглощающих в области частот лазерной генерации.

4. Способ подавления процессов образования центров окраски в кристаллах Ce:SAF путем их соактивации ионами Yb3+ не обеспечивает улучшения характеристик лазерной генерации на 5d—>4f переходах ионов Се из-за перекрывания полос поглощения ионов Се и Yb в этих кристаллах.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на пяти международных конференциях: Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия XI, XIII, XV» (Казань, 2007, 2009 и 2011), Международном симпозиуме «Feofilov symposium on spectroscopy of crystals activated by rare earth and transition metal ions XIV» (Санкт-Петербург, 2010) и XV (Казань, 2013), Международной конференции «International

Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO) and Conference on Lasers, Applications, and Technologies (LAT)» (Москва, 2013).

Достоверность. Исследования проводились с использованием современных апробированных методик и поверенного экспериментального оборудования, обеспечивающих достоверность измерений и повторяемость экспериментальных результатов. Основные результаты настоящей диссертации обсуждались на конференциях различного уровня, опубликованы в ведущих реферируемых журналах. Экспериментальные результаты согласуются с имеющимися литературными данными.

Публикации. Основное содержание работы отражено в девяти публикациях: трех статьях в журналах из перечня ВАК РФ [Al-A3], трех статьях в сборниках конференций [А4-А6] и трех тезисах докладов в сборниках конференций [А7-А9].

Личный вклад автора заключается в анализе литературных данных по теме диссертации; участие в постановке задач и выборе экспериментальных методов, обеспечивающих их успешное решение; проведении основных спектроскопических исследований кристаллов SAF, активированных ионами Се3+ и Yb3+, анализе и интерпретации экспериментальных данных с применением методов математического моделирования; обобщении полученных результатов в публикациях. Руководителю работы Семашко В.В. принадлежит общее руководство работой, участие в постановке задачи исследования, обсуждении методов и результатов исследования, участии в постановке лазерных тестов кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF. Соавторы совместных публикаций Кораблева C.JI. и Марисов М.А. синтезировали исследуемые в работе кристаллы Ce:SAF и Ce,Yb:SAF. Соавтор Сафиуллин Г.М. оказал содействие в проведении исследований спектров возбуждения люминесценции. Соавторы Низамутдинов A.C. и Марисов М.А. участвовали в постановке «pump-probe» экспериментов. Нуртдинова JI.A. и Павлов В.В. оказали содействие в исследовании фотопроводимости.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии, включающей 124 наименования. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, включая 54 рисунка и 5 таблиц.

Во введении кратко обоснованы актуальность темы исследований, их научная и практическая значимость, сформулирована цель диссертационного исследования и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор литературы, обобщающий сведения о физических и структурных характеристиках кристалла SAF; о кристаллохимических особенностях его активации (прежде всего, редкоземельными ионами); о спектроскопических свойствах активированных и неактивированных кристаллов; о фотохимической устойчивости кристалла в условиях УФ облучения и связанных с ним фотодинамических процессах; о лазерных характеристиках исследуемой матрицы при ее активации ионами группы железа. В заключении главы обобщаются расхождения в имеющихся литературных данных и рассматриваются перспективы применения кристаллов SAF в качестве активных сред для приборов квантовой электроники и фотоники УФ диапазона спектра.

Во второй главе приведено описание особенностей кристаллического синтеза кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF, основных экспериментальных методик и используемой при их реализации аппаратуры.

В третьей главе представлены результаты спектрально-кинетических исследований кристаллов SAF, активированных ионами Се3+ и Yb3+. Главу предваряет анализ затрудняющих реализацию лазерной генерации особенностей активации кристаллов SAF трехвалентными редкоземельными ионами и поясняются причины, по которым в работе используется способ подавления процессов образования центров окраски путем соактивации кристаллов ионами Yb ; отмечаются как положительные, так и возможные отрицательные последствия такой соактивации.

В результате исследования установлено, что при активации кристаллов 8АР ионами Се3+ образуются четыре оптически неэквивалентных примесных центра. Показано, что, возбуждая 5с1—люминесценцию ионов Се3+ в кристаллах БАР излучением различных длин волн, удается зарегистрировать спектры люминесценции, соответствующие различным цериевым центрам,

Т 0 0

условно обозначенным как Се (соответствующие 5(1—» Р5/2 и 5с1—> Р7/2 переходам полосы в спектре люминесценции с максимумами вблизи 279 и 294 нм), Се11 (274 и 287 нм), Сеш (304 и 321 нм) и Се™ (357 и 379 нм). Суммарный квантовый выход люминесценции для всех наблюдаемых центров составляет 0,95 ± 0,05. Установлено, что даже при температуре Т^ЗООК обмен энергией между различными цериевыми центрами малоэффективен.

Кроме того, обнаружено, что в дважды активированных кристаллах Се,УЬ:8АР, кроме цериевых центров, формируются четыре оптически

Л I

неэквивалентных центра ионов УЬ , люминесцирующих в ИК области спектра, и один центр ионов УЬ2+, полосы люминесценции и поглощения которого располагаются в УФ области спектра. Показано, что полосы поглощения ионов

2+ л |

УЬ перекрываются с полосами поглощения ионов Се (особенно с полосами Сеш центра) и, как следует из расчета интегральной интенсивности 5сМТ люминесценции различных цериевых центров, нормированных на интегральную интенсивность суммарного спектра люминесценции, в исследуемых кристаллах от 20% до 70% энергии накачки расходуется на

О А-

возбуждение УЪ ионов.

Анализ спектров 5с1—^ возбуждения люминесценции кристаллов Се:8АР и Се,УЬ:8АР позволил интерпретировать спектр 41—>5с1 поглощения ионов Се3+ в образцах и приписать наблюдаемые полосы поглощения различным оптически неэквивалентным типам цериевых центров. Исходя из незначительных различий во временах затухания люминесценции всех центров (кроме Се1У), было установлено, что Се1 и Се11 центры в кристаллах Се:8АР и Се,УЪ:8АР, полосы поглощения которых наиболее интенсивны, имеют

наибольшие концентрации в кристаллах. Эти примесные центры могут эффективно возбуждаться излучением КгР-лазера (А,=248 нм) и являются наиболее перспективными с точки зрения получения УФ лазерной генерации на кристаллах Се:8АР. Наименьшую концентрацию имеет центр Се1У.

В заключительной части главы представлены результаты исследования фотопроводимости в кристаллах Се:8АР и Се:УЬ:8АР. Показано, что наблюдаемая фотопроводимость обусловлена процессами одно- и двухфотонной ступенчатой ионизации цериевых центров и центров окраски. Показано, что вероятность фотоионизации активаторных ионов растет с уменьшением длины волны воздействующего излучения. По этой причине для уменьшения вероятности фотохимических превращений в исследуемых образцах и, следовательно, коэффициента наведенного поглощения в области 5сМ^ переходов ионов Се3+ следует использовать излучение накачки с максимально возможной длиной волны.

В конце главы приводятся схемы энергетических уровней примесных центров ионов Се3+, УЪ2+ и УЬ3+ в кристаллах Се:8АР и Се:УЪ:8АР, обсуждаются результаты спектрально-кинетических исследований данной работы и их согласие с имеющимися литературными данными. Показано, что полученные результаты в отношении Сеып центров не противоречат работе [2], тогда как цериевый центр Се1У наблюдался автором диссертационного исследования впервые. Подчеркнуты различия в оценках перспективности использования образующихся цериевых центров для достижения эффекта лазерной генерации.

В четвертой главе представлены результаты исследования кристаллов Се:8АР и Се:УЬ:8АР при воздействии интенсивного лазерного излучения, резонансного 4£5с1 переходам ионов Се3+. Описаны результаты экспериментов, направленных на осуществление лазерной генерации на 5ё-4Г переходах ионов Се3+. Оценены параметры некоторых из протекающих в кристаллах фотодинамических процессов.

При поперечной схеме накачки излучением KrF-лазера (Х=24$ нм) в кристаллах Ce:SAF удается возбудить УФ импульсную лазерную генерацию на 5d-4f переходах ионов Се3+ (Се1'11 центры). Установлено, что лазерная генерация с длиной волны ~291 нм прекращается после первого импульса накачки. Излучение накачки индуцирует в кристаллах Ce:SAF центры окраски, которые поглощают свет в области лазерной генерации, что приводит к ее прекращению. Смещение накачиваемого объема кристалла либо принудительное обесцвечивание наведенных накачкой центров окраски позволяет получить очередной «однократный импульс» лазерного излучения. Данный результат показывает, что сечение поглощения с возбужденного 5d-состояния ионов Се в кристаллах SAF не превышает сечения вынужденного излучения, а рост потерь, обусловленных поглощением центров окраски в области 5d-4f переходов ионов

Се3+ (Се1'11 центр), является основным фактором, определяющим неустойчивость лазерной генерации в кристаллах Ce:SAF. Действительно в кристаллах Ce:SAF в спектре наведенного поглощения в области 250-700 нм имеет место интенсивное поглощение центров окраски, процессы образования которых эффективно подавлены в соактивированных кристаллах Ce,Yb:SAF. Несмотря на это, возбудить в дважды активированных кристаллах лазерную генерацию при тех же условиях накачки не удается. Это объясняется неэффективной накачкой Се11 центра в кристаллах Ce,Yb:SAF, связанной со значительным (от 20 до 70%) поглощением энергии накачки ионами УЬ . Лазерное излучение в кристаллах Ce:SAF и Ce,Yb:SAF при накачке излучением 266 нм, которое обеспечивает преимущественную накачку 5d-cocTC^HHft примесного Сеш центра, зарегистрировать не удается.

Исследования спектров наведенного поглощения кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF позволяют установить, что под действием излучения накачки в кристаллах Ce:SAF образуются короткоживущие (т < 100 мс) и долгоживущие центры окраски (т ~ 100 мс и более) различной природы. Показано, что

Л I

соактивация кристаллов Ce:SAF ионами Yb подавляет процессы образования центров окраски и ускоряет рекомбинацию свободных носителей заряда.

При исследовании пропускания возбужденных кристаллов Ce:SAF и Ce,Yb:SAF методами pump-probe спектроскопии в области 5d-4f переходов ионов Се обнаружено противоречие с результатами тестов, направленных на достижение лазерной генерации: так, при накачке в полосы поглощения Сеш наблюдается незначительное усиление зондирующего излучения (до 0,1 см"1), а при накачке в полосы поглощения Се1,11 центра — только интенсивное наведенное поглощение. Это несоответствие обусловлено особенностями проведения pump-probe экспериментов: центры окраски индуцируются и накапливаются в образцах в процессах юстировки и осуществления измерений, маскируя оптическое усиление на 5d-4f переходах ионов Се3+.

В этой же главе представлены результаты исследования фотодинамических процессов, приводящих к образованию центров окраски в кристаллах Ce:SAF и Ce,Yb:SAF. Установлено, что образование центров окраски обусловлено ионизацией (одноступенчатой или многоступенчатой) активаторных ионов (ионов Се ) квантами излучения накачки и захватом свободных носителей заряда дефектами кристаллической решетки. Ключевыми параметрами фотодинамических процессов, определяющих коэффициент наведенного поглощения, являются: сечение ионизации из возбужденного 5d-состояния ионов Се3+, вероятности процессов рекомбинации свободных носителей заряда, сечение захвата этих зарядов дефектами кристаллической решетки (вероятности образования центров окраски) и вероятности обесцвечивания центров окраски за счет их термо- и/или фотостимулированной ионизации. Наиболее информативным методом исследования этих процессов является анализ зависимости коэффициента пропускания образцов от интенсивностей и длин волн воздействующих излучений. Интерпретация полученных экспериментальных зависимостей осуществлялась с использованием теоретической модели фотодинамических

процессов, описанной в [4]. Модель включает в себя четырехуровневую схему лазерного генератора, дополненную переходами из возбужденных состояний в зону проводимости кристаллической матрицы, рекомбинационными процессами и процессами образования и деструкции центров окраски. Часть параметров модели известна с достаточно высокой точностью из литературных данных и результатов исследований спектрально-кинетических характеристик образцов. Остальные параметры явились предметом оптимизационной процедуры, осуществленной таким образом, чтобы обеспечить минимальную невязку между экспериментально полученными и рассчитанными значениями коэффициента пропускания. Показано, что в кристаллах Се,УЬ:8АР скорости рекомбинации свободных носителей заряда в энергетических зонах матрицы основы и вероятность деструкции центров окраски в несколько раз больше, чем в кристаллах Се:8АР. Полученные результаты согласуются с современными представлениями об индуцированных излучением фотодинамических процессах в УФ активных средах.

В заключении представлены основные результаты и выводы работы.

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕГИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛОВ 8гА1Е5

Подобно большинству фторидов кристаллы 8АР характеризуются широким диапазоном прозрачности, простирающимся далеко в ВУФ область. По величине ширины запрещенной зоны (~12 эВ [7, 8]) и химическому составу кристаллы 8АР близки к таким эффективным кристаллическим активным средам УФ диапазона как 1лСаАШ6 и Ы8гА1Р6 [4]. Лазер ИК диапазона спектра на основе кристалла 8АР, легированного ионами Сг3+, запатентован [9, 10] как альтернатива александритовому лазеру, широко применяемому в медицине и косметологии.

При исследовании новых материалов квантовой электроники УФ диапазона помимо вопросов спектроскопических свойств, относящихся к конкретным активаторным ионам, необходимо рассматривать и учитывать устойчивость характеристик исследуемого материала в условиях его экспозиции интенсивным УФ излучением. Поэтому обзор построен таким образом, чтобы не только охарактеризовать физические и структурные особенности кристалла 8АР, являющегося предметом данного исследования, но и кратко изложить имеющиеся литературные данные по следующим вопросам и проблемам: 1) спектроскопические свойства неактивированных кристаллов; 2) кристаллохимические особенности его активации (прежде всего, РЗИ); 3) спектроскопические свойства активированных кристаллов; 4) особенности структуры энергетических зон кристалла и обмен энергии между этими зонами и состояниями примесных ионов; 5) фотохимическая устойчивость кристалла в условиях УФ облучения и связанные с ним фотодинамические процессы, и, наконец, 6) лазерные характеристики.

1.1. Основные физические свойства и кристаллографическая структура кристаллов 8А!7

Исследованию структуры кристалла 8АБ посвящено множество работ, но единого мнения о его пространственной группе и наличии или отсутствии центра симметрии нет до сих пор. Имеются расхождения и в интерпретации результатов некоторых экспериментов. Например, сегнетоэлектрические свойства, приписываемые кристаллам 8АБ рядом исследований [11, 12, 6], противоречат другим результатам [13, 14, 15]. Согласно последним исследованиям данного вопроса, центр инверсии в кристалле присутствует [13, 14], что отвергает наличие сегнетоэлектрических свойств в данном материале и, казалось бы, закрывает соответствующие перспективы его использования в различных областях науки и техники, где необходимы такие свойства. Ниже приводится анализ существующих экспериментальных данных.

1.1.1. Кристаллическая структура без центра инверсии

Впервые структура кристалла 8АТ была изучена методом порошковой рентгенограммы в 1971 году, и авторами [16] была предложена 14 пространственная группа с параметрами решетки а= 14,09 А и с=7,17 А (рисунок 1.1). В предложенной модели кристалл представляется цепочкой октаэдров АШб (А1( 1) и А1(2)), имеющих угловое распределение вдоль полярной оси, параллельной такой же цепочке из А1(3)Р6, каждый из которых повернут относительно двух других октаэдров А1(4)Р6. Ионы 8г+ занимают пространство между октаэдрами. Авторам также удалось наблюдать связанное с удвоением оси с слабое отражение, являющееся основанием отнести кристаллическую структуру 8АБ к Р4 пространственной группе. Это означает, что центр инверсии отсутствует, что противоречит экспериментальным свидетельствам наличия сегнетоэлектрической фазы в кристаллах 8АР [12, 11, 6, 17].

Так, для кристалла 8АБ удалось рассчитать величину спонтанной поляризации Р3=9-48 /иС/~сш [11]; измерить величину пьезоэлектрического коэффициента с!33 = 0.1-0.8x10 12 С/М [11]; при температуре фазового перехода в районе 715К зафиксировать аномалии электропроводности, теплоемкости, диэлектрической проницаемости и двулучепреломления [11, 18]; удалось также пронаблюдать зависимость поляризации монокристалла от приложенного к нему внешнего электрического поля в виде замкнутой кривой, напоминающей сегнетоэлектрический гистерезис [6]. Было также высказано предположение о перспективности этого материала в качестве возможной альтернативы кристаллу 1л1\1ЪОз как нелинейного элемента для оптических систем УФ диапазона [6], так как была получена генерация второй гармоники на порошковых образцах [17, 11] с коэффициентом нелинейности сРёц (8Ю2) ~ 1 [19].

Рисунок 1.1 — Кристаллическая структура SAF по данным [11], пространственная структура

14. Октаэдры A1F() и шарики Sr"

Наличие сегнетоэлектрических свойств в данном материале представляет интерес благодаря возможности реализации на кристалле SAF самоорганизованных нанодоменных структур при облучении материала импульсным лазерным излучением — эффекта, впервые наблюдавшегося в тонких пластинах ниобата лития [20, 21, 22]. Переключение поляризации и проявление структуры в этом случае происходит под действием пироэлектрического поля, возникающего в результате быстрого нагрева в

момент воздействия лазерного импульса и охлаждения после окончания этого воздействия. Авторами показано [20], что тип полученных таким образом доменных структур сильно зависит от плотности энергии лазерного излучения и меняется от ансамбля изолированных нанодоменов до самоподобных (фрактальных) структур, состоящих из нанодоменных лучей. Аналогичные структуры, реализованные методом литографии, [21] позволили получить на основе ниобата лития генерацию второй гармоники (А,=460 нм, 61 мВт) излучения лазера Ti:Sa (А,=930 нм, мощность 1 Вт) с эффективностью преобразования 6,1%/Вт и согласованной фазой по всей длине нелинейного кристалла. Таким образом, неактивированные кристаллы SAF могли бы найти широкое применение в качестве нелинейных преобразователей частоты излучения, а при их активации — как лазерные среды с возможностью реализации самоудвоения частоты генерации [23]. Кроме того, наведенная интенсивным лазерным излучением периодическая структура на поверхности кристалла могла бы обеспечить условия для самосинхронизации1 лазерных мод [24]. В то же время, наличие в кристалле доменной структуры (двумерных дефектов) отрицательно сказывается на качестве материала как активной среды УФ диапазона, поскольку дефектность структуры приводит к ухудшению фотохимической устойчивости материала под воздействием интенсивного УФ излучения (например, [25, 26]).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Юнусова, Азалия Назымовна, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Weber, Marvin J. Handbook of Lasers (Laser & Optical Science & Technology) — CRC Press, 2000. — 1224 p.

2. Elias, L.R. Excitation of UV fluorescence in LaF3 doped with trivalent cerium and praseodymium. / L.R Elias, W.S. Heaps, W.M. Yen // Phys.Rev.B. - 1973. -V.8.—N.ll.-P. 4989-4995.

3. Yang, K.H. UV fluorescence of cerium-doped lutetium and lanthanum trifluorides, potential tunable coherent sources from 2760-3220 A / Yang K.H., DeLuca J.A. // Appl. Phys. Lett. - 1977.- V.31.- P.594-596.

4. Семашко, B.B. Проблемы поиска новых твердотельных активных сред ультрафиолетового и вакуумно-ультрафиолетового диапазонов спектра: роль фотодинамических процессов / В.В. Семашко // ФТТ. - 2005. - т.47. — вып.5. -С.1450-1454.

5. Omelkov, S.I. A luminescence spectroscopy and theoretical study of 4f-5d transitions of Ce3+ ions in SrAlF5 crystals / Omelkov S.I., Brik M.G., Kirm M., Pustovarov V.A., Kiisk V., Sildos I., Lange S., Lobanov S.I., Isaenko L.I. // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2011. — V.23. — N. 10. — P. 105501-105509.

6. Shimamura K. Advantageous growth characteristics and properties of SrAlF5 compared with BaMgF4 for UV/VUV nonlinear optical applications / K. Shimamura, E. G. Villora, K. Muramatsu, N. Ichinose. // Journal of Crystal Growth. - 2005. -V.275-P. 128-134.

7. Vink A. P. Photon cascade emission in SrAlF5:Pr3+ / Vink A. P., Dorenbos P., de Haas J. Т. M., Donker H., Rodnyi P. A., Avanesov A. G., van Eijk C. W. E. // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2002. — V.14. — N.38. — P. 8889-8899.

8. Rodnyi, P. A. Luminescence characteristics of the Pr3+ ion in SrAlF5 / Rodnyi P. A., Voloshinovskii A. S., Stryganyuk G. B. // Optics & Spectroscopy. — 2006. — V.100. —N.5. —P. 712-716.

9. Jenssen, H. P. Tunable-laser characteristics and spectroscopic properties of SrAlF5:Cr / H. P. Jenssen, Shui T. Lai // J. Opt. Soc. Am. B. - 1986. - V.3. — N.l P.114-119.

10. Пат. ЕР 0179316 А2 США, МКИЗ H01S3/16, H01S3/17. Strontium aluminum fluoride laser / H.P. Jenssen; Massachusetts Institute of Technology. - № US 06/665, 014; 26.10.84, Заявлено; е., Опубл. 8.07.86. - 4c.

11. Abrahams, S.C. Ferroelectric behavior and phase transition at 715 К in SrAlF5 / S.C. Abrahams, J. Ravez, A. Simon, J.P. Chaminade. J. // Appl.Phys. -1981. - v.52. - N.7 - P.4740-4744.

12. Ravez J. Ferroelectricity in solid state chemistry / Ravez J. // C. R. Acad. Sci. Paris, Se'rie lie, Chimie : Chemistry — 2000. — V.3. — P.267-283.

13. Kubel F. The Crystal Structures of SrAlF5 and Ba0.43(l)Sr0.57(l)AlF5 / Kubel F. // Z. anorg. allg. Chem. - 1998. - V.624 - P.1481-1486.

14. Мельникова, С.В.. Исследование структуры, физических свойств и фазового перехода в SrAlF5 / С.В. Мельникова, Л.И. Исаенко, М.В. Горев, А.Д. Васильев, С.И. Лобанов // ФТТ. - 2010. - т.52. - вып.З - С.475-481.

15. Weil, М. Single-Crystal Growth and Classification of EuA1F5 and Solid Solutions M(II)i -xEuxA1F5 (M=Ca, Sr, Ba) within the Structural Family of Tetragonal M(II)M(III)F5 Compounds / Weil M„ Kubel F. // Journal of Solid State Chemistry. — 2002. — V. 164. — N. 1. — P. 150-156.

16. von der Muhll R., Andersson S., Galy J. Sur quelques fluometallates alcalino-terreux. I. Structure cristalline de BaFeF5 et SrAlF5 // Acta Crystallographica Section B. — 1971. — V.27. — N.12. — P.2345-2353.

17. Villora, K. Refractive index of SrAlF5 and derived grating period for UV/VUV quasi-phase-matching SHG / K. Villora, K. Shimamura, H. Kimura Muramatsu, K. Kitamura and N. Ichinose // Journal of Crystal Growth. - 2005. -V.280. — P.145-150.

18. Silva, Е. N. Dielectric behaviour and phase transition of SrAlF5 single crystals / E. N. Silva, A. P. Ayala, R. L. Mareira, and J.-Y. Geskand // J. Phys.: Condens. Matter. - 2006. - V.18 - P.2511-2523.

19. Shimamura, K. A promising new UV/VUV nonlinear optical crystal: SrAlF5 / Shimamura K., Villora E. G., Muramatsu K., Kimura H., Kitamura K., Ichinose N. // Proc. SPIE Optical Components and Materials II / S. Jiang, M.J. Digonnet, eds. -2005. - V.5723. - P.377-388.

20. Зеленовский, П.С. Формирование самоорганизованных нано-доменных структур в ниобате лития в результате импульсного лазерного нагрева / П. С. Зеленовский, В. Я. Шур, Д. К. Кузнецов, С. А. Негашев, А. И. Лобов, Е. И. Шишкин, В. В. Осипов. // Всероссийская конференция-школа «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» -2007. - С.86-87.

21. Шур, В.Я. Поверхностные самоподобные нанодоменные структуры, индуцированные лазерным облучением в ниобате лития / В.Я. Шур, Д.К. Кузнецов, А.И. Лобов, Д.В. Пелегов // ФТТ. - 2008. - т.50. - вып.4. - С.689-696.

22. Shur, V. Ya. Formation of Self-Similar Surface Nano-Domain Structures in Lithium Niobate Under Highly Nonequilibrium Conditions / V. Ya. Shur, D. K. Kuznetsov, A. I. Lobov, E. V. Nikolaeva, M. A. Dolbilov, A. N. Orlov and V. V. Osipov // Ferroelectrics. — 2007. — V.85. — N. 1. — P.85-93.

23. Каминский, А.А. Лазерные кристаллы / А.А. Каминский // - Москва: Издательство «Наука», 1975.

24. Карлов, Н.В. Лекции по квантовой электронике — Москва: Издательство «Наука», 1988. — 336 с.

25. Laroche, М. Beneficial effect of Lu3+ and Yb3+ ions in UV laser materials / Laroche M., Girard S., Moncourge R., Bettinelli M., Abdulsabirov R., Semashko V. // Opt. Materials - 2003. - V.22. — N. 2 - P. 147-154.

26. Семашко В.В Активные среды перестраиваемых лазеров ультрафиолетового диапазона на основе фторидных кристаллов структуры кольквиирита, тисонита и шеелита, активированных редкоземельными ионами: дис. ... д.ф.-м.н.: 01.04.05. : защищена 18.06.2009 : утв. 22.01.2010 / Семашко В.В. - Казань 2009. - 231с.

27. Meehan, J.P. Single crystal growth and characterization of SrAlF5 and Sr^ xEuxA1F5 / J.P. Meehan, E. J. Wilson // Journal of Crystal Growth. - 1972. - V.15. -P.141-147.

28. Weil, M. New alkaline earth aluminium fluorides with the formula (M, M')A1F5 (M, M' = Ca, Sr, Ba). / M. Weil, Z. Erich, F. Werner, F. Kubel // Solid State Sciences. - 2001. - V.3. — N.4 - P.441-453.

29. Weil, M. // Preparation and Crystal Structure of the Strontium Aluminum Fluoride Sr5Al2F16. / M. Weil // Z. Anorg. Allg. Chem. - 2001. - V.627 - P.2669-2672.

30. Canouet, S. Phase-Transitions Observed by Means of Optic Measurements on Monocrystals of SrAlF5 and Pb3(CrF6)2 / Canouet S., Ravez J., Hagenmuller P. // J. Fluorine Chem. - 1985. - V.27 - P. 241-247.

31. Бондарев B.C. Новые сведения о фазовом переходе в SrAlFs / Бондарев B.C., Васильев А.Д., Горев М.В., Мельникова С.В., Исаенко Л.И. // Кристаллография. — 2011. — т.56. —N. 1. — С.33-38.

32. Silva, Е. N. Crystalline structure of SrAlF5 investigated by vibrational spectroscopy / Silva E. N., Ayala A. P., Mareira R. L., Geskand J.-Y. // J. Phys.: Condens. Matter. - 2006. - V.18 - P.2511-2520.

33. Henderson, E.W. Optical properties of RE ions in SrAlF5 / Henderson E.W., Meehan J.P. // Journal of Luminescence. - 1974. - V.8. - P. 415-427.

34. Омельков, С.И. Вакуумная ультрафиолетовая и лазерная люминесцентная спектроскопия кристаллов SrAlF5, легированных ионами Се3+ и Gd3+: дис. ... канд.физ.-мат.наук. / С.И. Омельков; ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный Университет». - Екатеринбург, 2012. - 149 с.

35. Pustovarov, V.A. Time-Resolved Luminescence Spectroscopy of Pure and Doped with Ce3+ Ions SrAlF5 Crystals / Pustovarov V. A., Ogorodnikov I.N., Omelkov S.I., Cholakh S.O., Isaenko L.I. // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. — 2010. — V.4. — N.4. — P.666-670.

36. van der Kolk, E. Luminescence excitation study of the higher energy states of Pr3+ and Mn2+ in SrAlF5, CaAlF5, and NaMgF3 / van der Kolk E. , Dorenbos P., van Eijk C. W. E., Vink A. P., Weil M., Chaminade J. P. // J. Appl. Phys. — 2004. — V.95. —N.12. — P.7867-7872.

37. Wang, D. M. EPR of Laser Material SrAlF5:Cr3+ / Wang D. M., Hutton D. R., Troup G. J., Jenssen H. P. // Physica Status Solidi A: Applied Research. — 1986. — V.98. — N. 1. — P.K73-K77.

38. Andrade, A.A. Discrimination between electronic and thermal contributions to the nonlinear refractive index of SrAlF5:Cr3+ / Andrade A. A., Tenorio E., Catunda

Т., Baesso М. L., Cassanho A., Jenssen H. P. 11 J. Opt. Soc. Am. B. — 1999. — V.16.

— N.3. — P.395-400.

39. Lai Sh. Cr3+:SrAlF5 Tunable Laser / Shui Lai, H.P. Jenssen // Proc. SPIE Advanced Solid State Lasers (Arlington, Virginia, May 16, 1985).

40. Hewes, R.A. 4f7-4f7 emission from Eu2+ in the system MF2 • A1F3 / Hewes R. A., Hoffman M. V. // Journal of Luminescence. — 1971. — V.3. — N.4. — P.261-280.

41. Hoffman, M.V. Alkaline Earth Aluminum Fluoride Compounds with Eu Activation / Hoffman M.V. // J. Electrochem. Sac.: SOLID STATE SCIENCE. -1971. -V.l 18, N6. - P.933- 936.

42. Hiswankar, S. U. Innovative method for the construction of grain structure of nanocrystals / Hiswankar S. U., Pawar В. H., Kawar S. S. // Chalcogenide Letters.

— 2010. — V.7. — N.4. — P.269-275.

43. Pack, D.W. Ce3+:Na+ pair in CaF2 and SrF2 : Absorption and laser-exitation spectroscopy, and the observation of hole burning / Pack D.W., Manthey W.J., McClure D.S. // Physical Review B. — 1989. — V.40. — N.14. — P.9930-9945.

44. Куркин, И.Н. Исследование монокристаллов LiCaAlF6 с примесью редкоземельных ионов методами ЭПР / И.Н.Куркин, Л.Л.Седов, Ш.И.Ягудин // ФТТ. - 1991. - N9. - С.2779-2780.

45. Dubinskii, М.А. Spectroscopy of a new active medium of a solid-state UV laser with broadband single-pass gain. / M.A.Dubinskii, V.V.Semashko, A.K.Naumov, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva // Laser Physics. - 1993. - V.3., -N1. - P.216-217.

46. Dubinskii, M.A. Ce3+-doped colquiriite a new concept of all-solid-state tunable ultraviolet laser. / M.A.Dubinskii, V.V.Semashko, A.K.Naumov, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva // J.Mod.Opt. - 1993. - V.40,. - N1.- P. 1-5.

47. Shannon, R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides / R. D. Shannon // Acta Cryst. — 1976. —A32.P.751-767.

48. Maiman, Т.Н. Stimulated Optical Radiation in Ruby // Nature. — 1960. — V. 187. — P.493-494.

49. Kaiser, W. Fluorescence and Optical Maser Effects in CaF2: Sm++ / W. Kaiser, C. G. B. Garrett, D. L. Wood // Phys. Rev. — 1961. — V.123. — P.766-776.

50. Hamilton, D.S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples / Hamilton D.S. // Tunable Solis-State Lasers / P.Hammerling, A.B.Budgor and A.Pinto eds. - Berlin: Springer-Verlag, 1985. — P.80-90.

51. Kuck, S. Laser-related spectroscopy of ion-doped crystals for tunable solidstate lasers / Kuck S. // Applied Physics B. — 2001. — V.72. — N.5. — P.515-562 .

52. Penhouet, T. Sm2+ as a probe of crystal field in fluorides and fluorohalides: Effect of pressure and temperature / Penhouet Т., Hagemann H. // Journal of Alloys and Compounds. — 2008. — V.451. — N. 1-2. — P. 74-76.

53. Kiick, S. Crystal Growth and Spectroscopic Investigation of Yb -Doped Fluoride Crystals / Kiick S., Henke M., Rademaker K. // Laser Physics. — 2001. — V. 11. — N. 1. — P. 116-119.

54. Brewer, L. Energies of the electronic configurations of the singly, doubly and triply ionized lanthanides and actinides / Brewer L. // J. Opt.Soc.Am. - 1971. -V.61. -N.12. - P. 1666-1682.

55. Низамутдинов, А.С. Влияние катионов основы на спектрально-

о I

кинетические и лазерные характеристики кристаллов Се :LiMeF4 (Me = Y, Lu, Yb): Дис. канд. физ. наук: 01.04.05 / Низамутдинов А.С. // Казанский гос. ун-т. -Казань, 2007.

56. Dorenbos, P. The 5d level positions of the trivalent lanthanides in inorganic compounds / Dorenbos P. // Journal of Luminescence. — 2000. — V.91. — N.3-4. — P.155-176.

57. Dubinskii, M. A. Spectroscopic analogy approach in selective search for new Ce3+-activated all-solid-state tunable ultraviolet laser materials / Dubinskii M. A., Schepler K. L., Semashko V. V., Abdulsabirov R. Y., Korableva, S. L., Naumov A. K. // Journal of Modern Optics. — 1998. — V.45. — N.2. — P.221-226.

58. Omelkov S. I. Electronic excitations and luminescence of SrAlF5 crystals doped with Ce3+ ions / Omelkov S. I., Pustovarov V. A., Kirm M., Ogorodnikov I. N., Isaenko L. I. // Radiation Measurements. — 2010. — V.45. — N.3-6. — P.292-294.

59. Dorenbos, P. Lanthanide charge transfer energies and related luminescence, charge carrier trapping, and redox phenomena / Dorenbos P. // Journal of Alloys and Compounds. — 2009. — V.488. — N.2. — P.568-573.

Л I

60. Dorenbos P. 5d-level energies of Ce and the crystalline environment. I. Fluoride compounds / Dorenbos P. // Physical Review B. 2000. V.62. — N.23. — P. 15640-15649.

61. Malkin, B.Z. Theoretical studies of electron-vibrational 4fAr4f7vrl5d spectra in LiYF4:RE3+ crystals / Malkin B.Z., Solovyev O.V, Malishev A. Yu., Saikin S.K. // Journal of Luminescence. — 2007. — V.125. — P.175-183.

62. Kirm, M. Vacuum-ultraviolet 5d - 4/ luminescence of Gd and Lu ions m fluoride matrices / Kirm M., Stryganyuk G., Vielhauer S., Zimmerer G., Makhov V. N., Malkin B. Z., Solovyev О. V., Abdulsabirov R. Yu., Korableva S. L. // Physical Review B. — 2007. — V.75. — N.7. — P.075111/1-075111/13.

63. Abdulsabirov, R.Yu. Crystal growth, EPR and site-selective laser spectroscopy of Gd3+ -activated LiCaAlF6 single crystals / Abdulsabirov R.Yu., Dubinskii M.A., Korableva S.L., Semashko V.V., Naumov A.K., Stepanov V.G., Zhuchkov M.S. // Journal of Luminescence. — 2001. — V.94-95. — P.l 13-117.

64. Потапов, A.C. Релаксация электронных возбуждений в Pr -содержащих люминофорах: дис. ... канд.физ.-мат.наук. / Потапов A.C.; ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет». - Санкт-Петербург, 2004. - 18 с.

65. Потапов, A.C. Люминесцентные свойства празеодима в некоторых фторидах / Потапов A.C., Родный П.А., Михрин С.Б., Магунов И.Р. // ФТТ. — 2005. — т.47. — вып. 8. — с.1386-1389.

66. van Ч Spijker, J.C. Scintillation and luminescence properties of Ce doped K2LaCl5 / van't Spijker J.C., Dorenbos P, van Eijk C.W.E., Krämer К., Güdel H.U. //Journal of Luminescence. — 1999. — V.85. — N.l-3. — P.l-10.

67. Dorenbos, P. Systematic behaviour in trivalent lanthanide charge transfer energies / Dorenbos P. // J. Phys.: Condens. Matter. — 2003. — V.15 — P.8417-8434.

68. Semashko, V.V. Anti-solarant co-doping of Ce-activated tunable UV laser materials. / Semashko V. V., Galyautdinov В. M., Dubinskii M. A., Abdulsabirov R.

Yu., Naumov A. K., Korableva S. L. // Proc. of the International Conference on LASERS 2000 (Albuquerque, NM, Dec. 4 -8, 2000) - McLean, VA, STS Press. -2001.-P. 668-674.

69. Cashmore, J.S. Vacuum ultraviolet gain measurements in optically pumped LiYF4:Nd3+ / Cashmore J.S., Hooker S.M., Webb C.E. // Appl.Phys.B. - 1997. -V.64. - P.293-300.

70. Nizamutdinov, A.S. Photodynamic processes in Ce+Yb:CaF2 crystals investigation / Nizamutdinov A.S., Semashko V.V., Naumov A. K., Abdulsabirov R.Yu., Korableva S. L., Marisov M.A. // Proc. SPIE Proc.of Int. Reading on Quantum Opt.(IRQO'03) - 2004. - V.5402. - P.412-420.

71. Архангельская, В.А. Центры окраски в кристаллах типа флюорита, активированных редкоземельными элементами. / Архангельская В.А. // Спектроскопия кристаллов - М.: Наука, 1970. - С.143-153.

72. Тавшунский, Г. А. Радиационное окрашивание кристаллов LiYF4 / Тавшунский Г. А., Хабибулаев П. К., Халиков О. Т., Сейранян К. Б. // ЖТФ. -1983.-Т. 53. — N.3. -С.803-805.

73. Renfro, G. М. Radiation effects in LiYF4 / Renfro G. M., Halliburton L. E., Sibley W. A., Bell R. F. // J. Phys. C: Sol. St. Phys. - 1980.- V. 13. — N.9. - P. 1941-1950.

74. Никанович, M. В. Радиационные центры окраски в кристалле LiLuF4 / Никанович М. В., Шкадаревич А. П., Типенко Ю. С., Никитин С. В.,. Силкин Н. И, Умрейко Д. С. // ФТТ. - 1988. - Т.ЗО. —-N.6. - С.1861-1863.

75. Семашко, В.В. Спектроскопия и вынужденное излучение новых активных сред для твердотельного перестраиваемого лазера ультрафиолетового диапазона спектра: дис. ... к.ф.-м.н.: 01.04.07.: защищена 13.01.1994 : утв. 13.05.1994/Семашко В.В.-Казань, 1993.- 189 с.

76. Gromov, V.V. Photostimulated processes in the Y3Al5Oi2:Ce single crystals under nanosecond optical excitation / Gromov V.V., Konstantinov N.Yu., Helmstreit W., Karaseva L.G. // Radiat.Phys.Chem. - 1989. - V.34. — N.4. - P.629-631.

77. Kaczmarek, S.M. Radiation induced recharging of cerium ions in Nd, Ce:Y3Al5Oi2 single crystals / Kaczmarek S.M., Sugak D.J., Matkovskii A.O., Maroz

Z., Kwasny M., Durygin A.N. // Nucl.Inctr. and Meth.in Phys.Res. В.- 1997. -V.132. - P.647-652.

78. Happek, U. Electron transfer processes in rare earth doped insulators / Happek U., Basun S.A., Choi J., Krebs J.K., Raukas M. // Journal of Alloys and Compounds. — 2000. — V.303-304. — P. 198-206 .

79. Рыбкин, C.M. Фотоэлектрические явления в полупроводниках — Москва, Государственное издательство физико-математической литературы, 1963.

80. Abdulsabirov, R.Yu. Laser-related spectroscopy of KY3_xYbxFio:

Ce

crystals / Abdulsabirov R.Yu., Korableva S.L., Marisov M.A., Naumov A.K., Nizamutdinov A.S., Semashko V.V. // Proc. SPIE International Conference on Lasers, Applications, and Technologies 2005: Advanced Lasers and Systems / G.Huber, V.Y.Panchenko, I.A. Scherbakov, eds. -2006. - V.6054. - P.172-179.

81. Nizamutdinov A.S., Optical and gain properties of series of crystals LiF-YF3-LuF3 doped with Ce3+ and Yb3+ ions / Nizamutdinov A.S., Semashko V.V., Naumov A.K., Korableva S.L.,. Abdulsabirov R. Yu., Polivin A.N., Marisov M.A. //Journal of luminescence - 2007. — V. 127. — N.l. — P.71-75.

82. Dubinskii, M.A. Toward the Understanding of the Physically-Limited Operation of LiCAF:Ce Tunable Solid-State Laser / M.A.Dubinskii, V.V.Semashko, A.K.Naumov, R.Yu. Abdulsabirov, S.L.Korableva // OS A Proc. on Adv. Solid-State Lasers, 1994. / T.Fan and B.Chai, eds. - Washington, DC: OSA, 1994. - V.20 - P. 222-226.

83. Semashko, V.V. Investigation of Multisite Activation in LiCaAlF6:Ce3+ Single Crystal Using Stimulated Quenching of Luminescence Technique /. V.V.Semashko, M.A.Dubinskii, R.Yu.Abdulsabirov, A.K.Naumov, S.L.Korableva, N.K.Sherbakova, A.E.Klimovitskii // Laser Physics - 1995. - V.5, N1. - P.69-72.

84. Ravishankar, P.S. Effective Segregation Coefficient of Boron in Silicon Ingots Grown by the Czochralski and Bridgman Techniques / P.S. Ravishankar, LP. Hunt, R.W. Francis // J. Electrochem. Sac. — 1984. — V. 131. — N.4. — P. 872-874.

85. Стоунхэм, А. Теория дефектов в твердых телах/ А Стоунхэм; пер. с англ, под ред. И. Е. Дзялошинского. - М.: Мир, 1978. Т. 1, - 569 с. Т. 2, - 368 с.

86. Марисов, М.А. Спектроскопические, фотохимические и лазерные характеристики флюоритоподобных кристаллов, активированных ионами Се : автореф. дис. ... канд.физ.-мат.наук. / М.А.Марисов; ФГАОУВПО «Казанский (Приволжский) фед. ун-т». - Казань, 2010. - 20 с.

87. Паркер, С. Фотолюминесценция растворов — Москва: Издательство «Мир», 1972. — 505 с.

88. Левшин, B.C., Салецкий, A.M. Люминесценция и ее измерения — Москва: Издательство «МГУ», 1989. — 272 с.

89. Тумерман, Л. А. Экспериментальные методы исследования релаксационных процессов / Тумерман Л.А. // Успехи физических наук. — 1947. — т. XXXIII. — вып. 2. — с. 218-276.

90. Wevering, S. Time-resolved measurements of photoconductivity in cerium-doped photorefractive strontium-barium niobate using nanosecond light pulses / S. Wevering, K. Buse, M. Simon, R. Pankrath, E. Kratzig // Optics Communications — 1998. —V.148. —P.85-89.

91. Yen, W.M. Photoconductivity and derealization in RE activated insulators / W.M. YenИ Journal of Luminescence. — 1999. — V.83-84. — P.399-404.

92. Трухан, Э. M. Простой метод регистрации фотопроводимости на сверхвысокой частоте / Э. М. Трухан, В. Н. Дерябкин, М. П. Скачков // Приборы и техника спектроскопии. — 1976. — Т.З. — С.227-229.

93. Joubert, M.-F. A new microwave resonant technique for studying rare earth photoionization thresholds in dielectric crystals under laser irradiation / M.-F. Joubert, S.A. Kazanskii, Y. Guyot, J.-C. Gacon, J.-Y. Rivoire, C. Pedrini // Optical Materials. — 2003. — V.24. — P. 137-141.

94. Spoonhower J. P. Microwave Photoconductive and Photodielectric Effects in Silver Halides / Spoonhower J. P. // Photogr. Sci. and Eng. - 1980. - V. 24, N. 3. - P. 130-132.

95. Новиков Г. Ф. Измерение импульсной фотопроводимости и фотодиэлектрического эффекта в микроволновом диапазоне / Новиков Г. Ф., Маринин А. А. // Конденсированные среды и межфазные границы -2009. - Т. И, Вып. 2, С. 132-140.

96. Соколов Е.А. Измерение фотопроводимости полупроводников в диапазоне с.в.ч. / Соколов Е.А., Брикенштейн В.Х, Бендерский В.А. // ПТЭ. -1967.-Т. 4.-С. 141-144.

97. Физическая энциклопедия, т. 5. Стробоскопические приборы - Яркость / М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 760 с.

98. Deri R.J. Microwave Photodielectric Effects in AgCl / Deri R.J., Spoonhower J.P. // Phys. Rev. В - 1982. - V. 25, N. 4. - P. 2821-2827.

99. Брандт A.A. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах / Брандт А.А. - М.: Физматгиз, 1963. - 404 с.

100. Bethe Н. A. Perturbation Theory for Cavities / Bethe H. A., Schwinger J. // NDRC Report DI-117, (March 1943).

101. Slater J. C. Microwave Electronics / Slater J. C. // Rev. Mod. Physics. -1946.-V. 18.-P. 441-512.

102. Pavlov, V.V. Investigation of the photoionization of Ce ions in YAG crystal by microwave resonant technique / V. V. Pavlov, V. V. Semashko, R. M. Rakhmatullin, V. N. Efimov, S. L. Korableva, L. A. Nurtdinova, M. A. Marisov, V. G. Gorieva // Письма в ЖЭТФ — 2013. — Т. 97. — B.l-2. — С.3-6..

103. Kollia, Z. On the 4f25d-4f3

interconfigurational transitions of Nd in K2YF5 and LiYF4 (YLF) crystal hosts / Z.Kollia, E.Sarantopoulou, A.C.Cefalas, A.K.Naumov, V.V.Semashko, R.Yu.Abdulsabirov, S.L.Korableva // Opt. Comm. -1998. - V.149. - P.386-392.

104. Kirysheva, S.A. Pump-probe experiments with Ce3++Yb3+:KY3Fio and Ce3++Yb3+:CaF2 crystals / S. A. Kirysheva, A. S. Nizamutdinov, V. V. Semashko, A. K. Naumov, S. L. Korableva // Proc. T. SPIE LAT 2010: International Conference on Lasers, Applications, and Technologies / 2011. — V.7994 — P.79940G-79947G.

105. Марисов, M.A. Спектроскопические, фотохимические и лазерные характеристики флюоритоподобных кристаллов, активированных ионами Се : дис. ... к.ф.-м.н.: 01.04.05.: / Марисов М.А. // Казанский (Приволжский) фед. ун-т. - Казань, 2010.

106. Verweij, J.W.M. Fluorescence of Се3+ in LiREF4 (RE = Gd, Yb) / Verweij J.W.M., Pedrini C., Bouttet D., Dujardin C., Lautesse H., Moine B. // Optical Materials. — 1995. — V.4. — N.5. — P.575-582.

107. Герасимов К.И. Исследование кристаллов гомологического ряда флюорита, активированных ионами трехвалентного иттербия, методами оптической спектроскопии и магнитного резонанса: дис. ... д.ф.-м.н.: 01.04.11. / Герасимов К.И. - Казань 2003. - 141с.

108. Марфунин А.С. Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах. — Москва: издательство «Недра», 1975.- 327 с.

109. Золин В.Ф., Корнеева Л.Г. Редкоземельный зонд в химии и биологии. — Москва: издательство «Наука», 1983.- 335 с.

110. Lim, K.-S. UV-induced loss mechanisms in a Ce3+:YLiF4 laser / K.-S.Lim, D.C.Hamilton // J. ofLum. - 1988. - V.40-41. - P.319-320.

111. Кирышева, С.А. Оптическое усиление и фотодинамические процессы в кристаллах CaF2 и KY3F10, активированных трехвалентными ионами церия и иттербия / С.А. Кирышева, А.С. Низамутдипов, В.В. Семашко, А.К. Наумов, С.Л. Кораблева. // Учен. зап. каз. ун-та., сер. физ.-матем. науки., 2010., Т. 152, кн. 3., С. 199-203.

112. Tselischeva, E.Yu. Optical properties of short-lived color centers induced by UV radiation in crystals KY3F10:Ce3+, KY3F]0:Ce3+,Yb3+ / E.Yu. Tselischeva, A.K. Naumov, D.I. Tselischev, S.L. Korableva // 15th International Conference "Laser Optics 2012" (St.Petersburg, Russia, June 25 - June 29, 2012), Book of abstracts, WeRl-p47 r.

113. Frantz, L.M. Theory of pulse propagation in laser amplifier. / L.M.Frantz, J.S.Nodvick // J. Appl. Phys. - 1963. - V.34. - P.2346-2349.

114. Gain Saturation [Электронный ресурс] : RP Photonics Consulting GmbH. -Режим доступа: http://www.rp-photonics.comygain_saturation.html 19.03.2014.

115. Целищева, E. Ю. Оптические свойства центров окраски в кристалле KY3F ю:Се , индуцированных ультрафиолетовым излучением / Е. Ю. Целищева, А. К. Наумов, Д. И. Целищев, О. А. Морозов, С. Л. Кораблева // Оптика и спектроскопия. — 2013. — Т.114. —N.6. — С.19-24.

116. Низамутдинов, А.С. Фотодинамические процессы в кристаллах CaF2, активированныхионами Се3+ и УЪ3+ / А.С. Низамутдинов, В.В. Семашко, А.К. Наумов, Р.Ю. Абдулсабиров, С.Л. Кораблева, М.А. Марисов // ФТТ. — 2005. — Т.47. — В.8. — С.1403-1405.

117. Гордеев, У.Ю. Спектрально-кинетические и лазерные характеристики кристаллов Nao!4Y0/,F2;2, активированных редкоземельными ионами: дис. ... канд.физ.-мат.наук: 01.04.05 / Е.Ю. Гордеев; ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет». - . Казань, 2010. - 122 с.

118. McCumber, D.E. Theory of photon terminated optical masers / D.E. McCumber // Phys.Rev. - 1964. - V. 134, N1. - P.A299-A306.

119. Vink, A.P. Opposite parity 4fn-15dl states of Ce3+ and Pr3+ in MS04 (M=Ca, Sr, Ba) / Vink A.P., van der Kolk E., Dorenbos P., van Eijk C.W.E. // Journal of Alloys and Compounds. — 2002. —V.341. — N.l. — P.338-341.

120. Francini, R. Spectroscopy of rare-earth ions in insulating materials / Francini R. // Proc. SPIE Tunable Solid State Lasers, 2 (November 1, 1997) / W. Strek; E. Lukowiak; B. Nissen-Sobocinska, eds. — 1996. —V. 3176.

121. Антонов-Романовский, В.В. Кинетика фотолюминесценции кристаллофосфоров / ВВ. Антонов-Романовский - М: Наука, 1966. - 324 с.

122. Hamilton, D. S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples / D. S. Hamilton, Tunable solid state lasers; eds. P. Hammerling, A. B. Budger, A. Pinto. - Berlin, 1985. - P.80-90.

123. Happek, U. Electron transfer processes in rare earth doped insulators / U. Happek, S.A. Basun, J. Choi , J.K. Krebs, M. Raukas // Journal of Alloys and Compounds. — 2000. — V.303-304. — P. 198-206.

124. Moncorge, R. Spectroscopy of broad-band UV-emitting materials based on trivalent rare-earth ions / R. Moncourge // Ultraviolet Spectroscopy and UV Lasers / P.Misra and M.A.Dubinskii eds. - New York-Basel (USA): Marcel Dekker Inc., 2002. - P.337-370.