Фотоиндуцированные процессы в кристаллах LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+ и генерация субнаносекундных импульсов в лазере на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Ахтямов Олег Рашитович

• Ахтямов Олег Рашитович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Ахтямов Олег Рашитович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КРИСТАЛЛЫ LiCaAlF6:Ce3+ И LiLuF4:Ce3+ КАК АКТИВНЫЕ СРЕДЫ УФ ДИАПАЗОНА СПЕКТРА (ОБЗОР)

1.1. Основные характеристики активных сред УФ диапазона на основе кристаллов LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+

1.2. Активация кристаллов LiCaAlF6 и LiLuF4 ионами Се3+

1.3. Факторы, препятствующие использованию 5d-4f переходов ионов Се3+ в квантовой электронике и характеристики генерации лазеров на основе кристаллов, активированных этими ионами

1.4 Усиление и генерация импульсов ультракороткой длительности на активных средах УФ диапазона спектра

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФОТОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КРИСТАЛЛЕ LiCaAlF6:Ce3+

2.1 Модель фотодинамических процессов и методика нахождения ее параметров

2.2 Исследование насыщения поглощения. Техника эксперимента

2.2.1 Изменение энергии при постоянной площади пятна излучения (Р-сканирование)

2.2.2 Изменение площади пятна излучения при постоянной энергии -эксперименты z-сканирование

2.3 Исследование усилительных характеристик УФ активной среды на основе кристалла LiCaAlF6:Ce3+ методом спектроскопии «накачка-зондирование»

2.4 Результаты экспериментов и моделирования

2.5 Динамика насыщения поглощения кристалла LiCaAlF6:Ce3+

ГЛАВА 3. ВНУТРИРЕЗОНАТОРНЫЕ ПОТЕРИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕРОВ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛА LiCAF:Ce

3.1 Полные внутрирезонаторные потери

3.2 Оптимальные режимы работы лазера

3.3 Исследование процессов, индуцированных излучением накачки, вблизи поверхности активных элементов

3.3.1 Пондеромоторное действие света

3.3.2. Исследование воздействия пондеромоторных сил на поверхность активной среды на основе кристалла LiCaAlF6:Ce3+ методом внутрирезонаторной спектроскопии

3.3.4. Исследование поверхностей методом атомной силовой микроскопии

ГЛАВА 4. ПОЛУЧЕНИЕ СУБНАНОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ГЕНЕРАЦИИ

4.1 Укорочение импульсов генерации с использованием переходных процессов внутри активной среды

4.2. Исследование насыщающихся поглотителей в УФ диапазоне спектра на основе 4f-5d переходов ионов Се3+ в кристаллах

4.2.1. Характеристики насыщающихся поглотителей

4.2.2. Результаты экспериментов

4.3 Математическое моделирование генерации субнаносекундных импульсов с использованием насыщающихся поглотителей

4.4 Эксперименты по укорочению импульсов генерации с использованием насыщающихся поглотителей

4.4.1 Эксперименты с насыщающимся поглотителем в высокодобротном

резонаторе Фабри-Перо

4.4.2 Эксперименты с насыщающимся поглотителем в сложном резонаторе с задающим низкодобротным генератором

4.5 Эксперименты с использованием части активного элемента в качестве насыщающегося поглотителя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фотоиндуцированные процессы в кристаллах LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+ и генерация субнаносекундных импульсов в лазере на их основе»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время лазерные технологии широко распространены в промышленности. При этом, для развития наиболее передовых из них, требуется применение оптических квантовых генераторов ультрафиолетового (УФ) диапазона спектра [1]. Применение коротковолнового когерентного излучения определяет новый уровень качества и энергоэффективности в области прецизионной обработки материалов, например, при изготовлении панелей солнечных батарей, элементов микроэлектроники, изготовление периодических микро- и наноразмерных структур, для применений в биологии, медицине и во многих других областях. Помимо этого, растет потребность в УФ лазерных излучателях с ультракороткой длительностью импульса (УКИ) излучения (короче 10-9 с). Это обусловлено, во-первых, особенностью воздействия на материалы излучения с короткой длительностью импульса, что позволяет предотвратить их повреждение или разрушение из-за перегрева, а во-вторых, возможностью исследовать и использовать различного рода быстропротекающие процессы с целью модификации свойств обрабатываемой среды [2].

Однако применение подобных систем в промышленности в настоящее время сдерживается отсутствием на рынке простых, надежных и недорогих в эксплуатации твердотельных оптических квантовых генераторов УФ диапазона с перестраиваемой длиной волны и/или генерирующих ультракороткие импульсы лазерного излучения. Кроме того, особый интерес представляют твердотельные усилители УФ излучения, позволяющие масштабировать энергетические характеристики существующих УФ лазерных излучателей других типов. Наиболее перспективными активными средами для таких лазерных систем являются исследуемые в работе кристаллы LiCaAlF6 и LiLuF4, активированные ионами Се3+. Активные среды на их основе позволяют получать стабильные и практически

важные выходные характеристики лазеров в УФ диапазоне спектра [3].

5

Особенно актуальной является разработка лазера, генерирующего лазерное излучение с ультракороткими длительностями импульсов непосредственно в УФ диапазоне спектра. Актуальность задачи продиктована тем, что в настоящее время, для этого используют методы нелинейного преобразования частоты серийных УКИ лазеров видимого и ИК диапазонов. Такие системы оказываются громоздкими и не отличаются стабильностью выходных спектральных и энергетических характеристик при использовании технически простых решений, требуют установки нескольких ступеней преобразования частоты излучения и не позволяют наращивать и адаптировать свои выходные характеристики под возникающие технологические задачи без существенного пересмотра своей архитектуры и соответствующего удорожания. Кроме того, такие системы оказываются эксплуатационно сложными для условий реальных технологических циклов. УФ твердотельные активные среды на основе кристаллов LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+ и в этом случае также оказываются удачной альтернативой такого подхода и способны как генерировать, так и усиливать УФ лазерное излучение пико- и фемтосекундных диапазонов длительностей [4].

Коммерческое применение лазеров подразумевает повышение и контроль

качества изготовления кристаллических активных сред, расчет и реализацию

оптимального резонатора для различных схем лазера, чтобы обеспечить

необходимые для применений характеристики излучения. В этой связи, для

активных сред УФ диапазона спектра особенно актуальным становится

исследование внутрирезонаторных потерь, обусловленных фотодинамическими

процессами (ФДП). Эти процессы индуцируются излучениями накачки и лазерной

генерации и связаны с многоступенчатой фотоионизацией активаторных ионов с

последующим образованием в твердотельных активных элементах центров

окраски [5]. В результате этого добротность лазерного резонатора не остается

постоянной в процессе лазерной генерации и сильно зависит от условий

эксплуатации активной среды, энергий излучения накачки и лазерной генерации

[6]. Поэтому, при разработке устройств квантовой электроники (КЭ) для УФ

диапазона спектра, необходимо учитывать всю совокупность динамических

6

процессов и, по возможности, управляя ими, реализовывать режимы работы УФ лазеров с желаемыми выходными характеристиками.

Цель диссертационной работы:

Исследовать фотодинамические процессы в активных средах УФ лазеров на основе Се-активированных кристаллов со структурой кольквириита LiCaAlF6 (LiCAF) и шеелита LiLuF4 (LLF) и определить условия генерации лазерного УФ излучения с субнаносекундной длительностью импульсов.

Задачи диссертационной работы:

- Методами спектроскопии «накачка-зондирование» («pump-probe»), Z-сканирования, P-сканирования и внутрирезонаторной спектроскопии исследовать фотоиндуцированные процессы в объеме и на поверхности кристалла LiCaAlF6: Ce3+, возникающие при воздействии интенсивного УФ излучения накачки;

- Провести математическое моделирование процессов импульсной лазерной генерации с учетом фотодинамических процессов и определить условия, при которых удается укоротить длительность лазерных импульсов;

- Экспериментально и методами математического моделирования изучить возможность использования 4f-5d переходов ионов Ce3+ в кристаллических насыщающихся поглотителях, реализующих режимы модуляции добротности в УФ диапазоне спектра;

- Исследовать характеристики УФ твердотельных лазеров на основе кристаллов LiCAF:Ce и LLF:Ce, генерирующих импульсы наносекундной и субнаносекундной длительности.

Объектами исследований диссертационной работы являются известные в качестве активных сред УФ лазеров кристаллы LiCaAlF6 и LiLuF4, активированные ионами Ce3+, а также кристаллы CaF2, KY3F10, LiY0,3Luo,7F4, активированные ионами Ce3+ и Yb3+, рассматриваемые в качестве перспективных материалов для

насыщающихся поглотителей УФ диапазона.

7

Научная новизна, значимость и практическая ценность работы заключается в следующем:

Впервые методами спектроскопии «накачки-зондирования» («pump-probe») экспериментально определены ранее неизвестные параметры фотодинамических процессов в кристаллах LiCaAlF6:Ce3+, необходимые для проведения математического моделирования УФ лазерной генерации импульсов субнаносекундной длительности;

Впервые установлено влияние усиленного спонтанного излучения (УСИ) на процесс насыщения 4f-5d поглощения ионов Ce3+ в кристаллах LiCaAlF6 и показана необходимость учета УСИ как при проведении, так и при интерпретации результатов экспериментов «накачка-зондирование» на твердотельных активных средах с высоким коэффициентом усиления.

Впервые исследованы особенности фотодинамических процессов в приповерхностных областях активной среды LiCaAlF6:Ce3+, которые приписываются пондеромоторному действию излучения накачки.

Впервые реализована модуляция добротности в лазерах на основе кристаллов LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+ и получены импульсы субнаносекундной длительности (короче 800 пс и 400 пс на кристаллах LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+, соответственно).

Методы исследования. В диссертационной работе использовались традиционные методы лазерной спектроскопии «накачка-зондирование» («pumpprobe») для регистрации характеристик нелинейного поглощения и оптического усиления в области 4fo-5d переходов ионов Ce3+ в кристаллах, методы Z-сканирования и P-сканирования для определения динамики нелинейного поглощения и методика внутрирезонаторной спектроскопии для исследования потерь в активных элементах лазера. Для компьютерного моделирования фотодинамических процессов и процессов лазерной генерации использовался

вероятностный метод, в качестве оптимизационной вычислительной процедуры с целью поиска неизвестных параметров модели ФДП использовался метод прямого поиска Хука-Дживса с шагом по образцу.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Характеристики оптического усиления и фотодинамических процессов, индуцируемых в церий-содержащих кристаллических активных средах УФ диапазона спектра, можно определить путем исследования динамики насыщения поглощения в области 41^5ё переходов ионов-активаторов;

2. Различие коэффициента индуцированных потерь в приповерхностных областях и в объеме активной среды LiCAF:Ce, вероятно, обусловлено пондеромоторным действием излучения накачки.

3. Фотодинамические процессы, индуцированные излучением накачки в кристаллических УФ активных средах на основе переходов ионов Ce3+ могут быть использованы для укорочения импульсов лазерной генерации.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современного высокоточного экспериментального оборудования, классических методик исследования, а также воспроизводимостью результатов экспериментов. Представленные результаты исследований многократно докладывались и обсуждались на международных конференциях, а также опубликованы в реферируемых российских и зарубежных журналах.

Апробация работы проводилась на десяти международных конференциях, тезисы и материалы которых представлены в списке работ, опубликованных по теме диссертации [А8 - А17].

Публикации. Основные обсуждаемые в диссертации результаты опубликованы в семи [А1 - А7] рекомендованных ВАК журналах и десяти сборниках тезисов и материалов конференций [А8 - А17].

9

Личный вклад автора заключается в анализе имеющейся по теме диссертации литературы; в участии в обсуждении целей и задач работы; в создании экспериментальных установок, проведении экспериментов и анализе полученных данных; осуществлении компьютерного моделирования; представлении результатов исследований в виде докладов на научных форумах различного уровня и в виде статей в научных журналах. Вклад соавторов публикаций приведен в конце списка работ по теме диссертации.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка работ, опубликованных по теме диссертации и списка использованной литературы из 111 наименований. Диссертационная работа представлена на 147 страницах, включает в себя 67 рисунков и 5 таблиц.

В первой главе обосновывается выбор кристаллов LiCaAlF6 и LiLuF4, активированных ионами Се3+, в качестве объектов исследования и представлен обзор их свойств с точки зрения использования этих материалов в лазерах УФ диапазона. В том числе обсуждаются: их кристаллохимические свойства, методы выращивания, особенности активации ионами Се3+, спектральные характеристики 41"-о-5ё поглощения и люминесценции ионов Се3+, приводится обзор работ по изучению фотодинамических процессов в этих средах и способы их исследования, а также обзор работ по созданию на основе данных кристаллов перестраиваемых лазеров и лазеров со сверхкороткой длительностью генерируемых импульсов.

Во второй главе изучаются характеристики насыщения поглощения усиливающих сред на примере кристалла LiCaAlF6:Ce3+. Приведены два способа экспериментального исследования их свойств - методами 7- (путем варьирования плотности мощности излучения накачки за счет изменения геометрических размеров пучка накачки при перемещении образца через фокальную плоскость фокусирующей его линзы) и Р-сканирования (путем изменения мощности излучения накачки с помощью оптического аттенюатора при сохранении постоянной геометрии эксперимента). Обсуждаются усилительные

характеристики УФ активной среды на основе кристалла LiCaAlF6:Ce3+, измеренные методом спектроскопии «накачка-зондирование» («pump-probe»).

Приводится модель фотодинамических процессов в данном кристалле, возникающих при воздействии излучения накачки и зондирования, и методами математического моделирования определены неизвестные параметры этой модели. Для этого искомые параметры варьировались так, чтобы результат математических вычислений наилучшим образом описывал экспериментальные зависимости. Для повышения достоверности оценки параметров модели, результаты экспериментов по исследованию насыщения поглощения и усиления активной среды LiCaAlF6:Ce3+ моделировались отдельно, что позволило уменьшить количество варьируемых параметров при проведении каждой из фитинговых процедур.

Особое место в главе уделено особенностям исследования динамики

поглощения кристалла LiCAF:Ce методом Z-сканирования с открытой апертурой.

Экспериментально продемонстрировано существенное влияние усиленного

спонтанного излучения на процесс насыщения поглощения в экспериментах по

Z-сканированию, а именно - увеличение измеряемого коэффициента поглощения

при перемещении перетяжки излучения накачки внутрь образцов. В совокупности

с аномальным изменением коэффициента поглощения образца от координаты Z

обнаружено, что также изменяется и его спектр люминесценции. Как известно из

[7, 8], спектр LiCAF:Ce представляет собой комбинацию люминесценции трех

различных оптически неэквивалентных типов примесных центров ионов Ce3+,

отличающихся способами внедрения активаторных ионов в кристаллическую

структуру кристаллов кольквириита. При этом только один тип центра, имеющий

наибольшую относительную концентрацию, принимает участие в лазерной

генерации и, следовательно, наибольшая вероятность возникновения УСИ также

относится именно к этому типу примесного центра. Таким образом, в случае

возникновении УСИ населенность возбужденного 5ё-состояния ионов Ce3+,

образующих именно этот центр, резко уменьшится, что и приведет к изменению

суммарного спектра люминесценции всего образца. Именно это и наблюдается в

11

эксперименте: вклад в спектр люминесценции образца одного типа примесного центра с длинами волн пиков на ~287 и ~307 нм уменьшается, а спектр люминесценции - трансформируется.

С помощью математического моделирования данные экспериментов 7-сканирования были аппроксимированы с использованием модифицированной модели ФДП, учитывающей возникновение усиленного спонтанного излучения. Таким образом показано, что методика 7-сканирования может быть использована не только для исследования характеристик нелинейного поглощения и эффектов насыщения, но и для исследования характеристик усиления. Практическим выводом из описанных в данной главе исследований является то, что фокусировка лазерного излучения накачки на твердотельной активной среде должна осуществляться так, чтобы уменьшить эффект УСИ. В частности, рекомендуется вместо линз использовать телескопические системы для создания необходимых плотностей энергии/мощности излучения накачки в активных материалах.

Третья глава диссертации посвящена исследованию внутрирезонаторных потерь в лазере на основе кристалла LiCaAlF6:Ce3+. Чтобы оценить потери в активной среде за счет фотодинамических процессов и усиленного спонтанного излучения исследовались зависимости полных внутрирезонаторных потерь от излучения накачки по методике, позволяющей это сделать по данным лазерных экспериментов [6]. Показано, что внутрирезонаторные потери в лазере на основе данной среды не постоянны и зависят от условий накачки и характеристик резонатора. Приводятся результаты лазерных тестов перестраиваемого и не перестраиваемого по длине волны лазеров на основе кристалла LiCaAlF6:Ce3+. Определены оптимальные параметры резонатора лазеров, обеспечивающих максимальные выходные энергетические характеристики.

В главе также представлен обзор литературы по пондеромоторному воздействию света, обозначены актуальные на сегодняшний день знания в этой области. Приводятся результаты оригинальных исследований фотодинамических

процессов, индуцированных интенсивным УФ излучением накачки в приповерхностных областях активного элемента LiCaAlF6:Ce3+. С использованием техники внутрирезонаторной спектроскопии, показано, что УФ излучение накачки создает дополнительные потери на частоте лазерной генерации в области передней поверхности кристалла, непосредственно подвергающейся интенсивному облучению УФ излучением накачки, что ведет к падению дифференциального коэффициента полезного действия (КПД), по сравнению с таким же объемом внутри кристалла и вблизи его задней поверхности. Обсуждаются результаты атомно-силовой микроскопии этих поверхностей. Экспериментально продемонстрировано изменение характеристик приповерхностных слоев кристалла LiCAF:Ce, через которые проходило лазерное УФ излучение накачки. Эти изменения объясняются усиленной лазерным излучением диффузией молекул окружающей среды или нано-размерных частиц, адсорбированных на поверхности, вглубь кристалла. Показано, что эти «загрязнения» могут быть также удалены с поверхности прозрачных материалов с помощью прошедшего через образец излучения. В первом случае лазерное излучение инициирует деградацию лазерных свойств переднего приповерхностного слоя накачиваемого элемента, и, напротив, улучшает их для заднего приповерхностного слоя. Это подтверждается также результатами исследований коэффициента отражения излучения накачки от передней, непосредственно подвергающейся интенсивному облучению УФ излучением накачки, и задней поверхностей активных элементов. Описанные явления воздействия излучения на поверхность кристалла должны также учитываться при накачке твердотельных активных элементов лазерным излучением в УФ и ВУФ диапазонах спектра.

В четвертой главе приводятся результаты математического моделирования процессов лазерной генерации на кристаллах LiCAF:Ce и LLF:Ce и экспериментов, направленных на укорочение УФ импульсов генерации за счет переходных процессов в резонаторе и фотодинамических процессов в активных средах. В ходе компьютерного моделирования процесса лазерной генерации показано, что

зависимость полных внутрирезонаторных потерь от энергии накачки в низкодобротном резонаторе можно использовать для получения субнаносекундных импульсов излучения. Экспериментально получена генерация одиночных импульсов излучения длительностью менее 400 пс в лазере на основе кристаллаЫЬиУр4:Се3+, а в лазере на основе кристалла ЫСаАШб:Се3+ получена генерация последовательности субнаносекундных импульсов длительностью 800 пс с периодом следования 3 нс.

Приводятся результаты исследований насыщающихся поглотителей для УФ диапазона спектра на основе кристаллов СаБ2, СаБ2-ЬиР3, КУзБ10, ЫУхЬи1-хР4, активированных ионами Се3+ и УЪ3+. По результатам экспериментов по наблюдению насыщения поглощения и экспериментов по наблюдению время-разрешенного насыщения поглощения, установлено, что перспективными средами для использования в качестве насыщающегося поглотителя в лазере субнаносекундных импульсов ультрафиолетового диапазона спектра являются кристаллы состава СаБ2:Се(1%) и Сар2:Се(1%)+УЪ(2%), так как они обладают наиболее высоким по сравнению с другими исследованными кристаллами контрастом пропускания в УФ области спектра, а также малым временем восстановления коэффициента поглощения.

Представлены результаты математического моделирования генерации лазера со встроенным насыщающимся поглотителем, а также приводятся результаты лазерных экспериментов по генерации УФ субнаносекундных импульсов с их использованием. Наилучшие результаты по укорочению импульса генерации наблюдались лазере с высокодобротным плоскопараллельным резонатором, содержащим насыщающийся поглотитель СаБ2:Се(0,5%)+УЪ(2%), работающим в режиме модуляции добротности: длительность импульса генерации сократилась с 3 нс до 1,9 нс.

Впервые предложен и апробирован способ использования части активного элемента лазера в качестве насыщающегося поглотителя, для генерации

субнаносекундных импульсов в УФ диапазоне спектра, на основе активной среды

LiYo,66Luo,ззF4:Ce3+.

В заключении приводятся основные результаты диссертационной работы и выводы.

ГЛАВА 1. КРИСТАЛЛЫ LiCaAlF6:Ce3+ И LiLuF4:Ce3+ КАК АКТИВНЫЕ СРЕДЫ УФ ДИАПАЗОНА СПЕКТРА (ОБЗОР)

Согласно [9], среди всего многообразия фторидных материалов, активированных ионами Ce3+, лазерная генерация наблюдается только в следующих средах: LiYF4:Ce3+, LaFз:Ce3+, LaFз:Nd3+, LiLuF4:Ce3+, LiCaAlF6:Ce3+, LiSrAlF6:Ce3+, KY3Fl0:Ce3+. При этом стабильная лазерная генерация, без деградации свойств активных элементов во времени, наблюдается лишь на кристаллах LiCaAlF6, LiSrAlF6 и LiLuF4, активированных ионами Ce3+ [9-11]. Кроме всего прочего кристалл LiSrAlF6 вследствие своих кристаллофизических свойств сложен в выращивании, поэтому из этого перечня в качестве объектов исследования были выбраны кристаллы LiCaAlF6:Ce3+ и LiLuF4:Ce3+.

1.1. Основные характеристики активных сред УФ диапазона на основе кристаллов ЫСаАШб:Се3+ и ЫЬиГ4:Се3+

Наиболее известной и широко используемой активной средой УФ диапазона является кристалл LiCaAlF6, активированный ионами Ce3+. Кристалл кольквириита LiCaAlF6 относится к гомологическому ряду LiMe2+Me3+F6, где М£2+ = Ca, Sr, Ba, а М^3+ = Sc, Л1, Ga и т.д., и обладает одноименной структурой [12]. В результате рентгеноструктурного анализа показано, что все катионы матрицы кристалла LiCAF находятся в примерно одинаковом, несколько искаженном октаэдрическом окружении фтора и имеют одинаковую точечную группу симметрии Р31с (О2^) с параметрами кристаллической решетки a=0.50062(5) нм и с=0.9640(1) нм [12, 13]. Искусственные кристаллы LiMe2+Me3+F6 могут быть выращены методами Чохральского или Бриджмена-Стокбаргера [14-17]. Однако основной проблемой их синтеза является сильная анизотропия коэффициента теплового расширения, более высокое в поперечном, чем в осевом (вдоль оси с) направлении [15], что, в частности, затрудняет выращивание этих кристаллов в закрытых тиглях методом Бриджмена-Стокбаргера, используемым в лаборатории выращивания кристаллов

Казанского (Приволжского) федерального университета. Ситуация усугубляется для кристалла Ы8гАШ6, так как анизотропия теплового расширения в нем наибольшая, а коэффициент теплового расширения в осевом направлении (вдоль оси с) даже отрицательный - а11=18.8х10-6 К-1 и а33=-10х10-6 К-1 [15]. Это приводит к возникновению сильных механических напряжений в выращиваемых кристаллах и к их недостаточно высокому оптическому качеству. Поэтому кристаллы Ы8гАШ6 в данной работе не исследовались. Температура плавления кристалла ЫСаАШ6 составляет 810о С, плотность 2,983 г/см3 [15].

Кристаллы кольквириита ЬЮаАШ6 (ЫСАБ) [18-20] обладают широкой запрещенной зоной (около 100 000 см-1 или 12,4 эВ) и, следовательно, прозрачны в ультрафиолетовом (УФ) и вакуумном УФ (ВУФ) диапазонах спектра, что обуславливает перспективность их использования в качестве активных, пассивных и нелинейных элементов оптики этих диапазонов спектра, в том числе и при их активации редкоземельными ионами (РЗИ), например, Се3+ [3, 21].

Кроме того, кристалл ЫСаА1Б6 обладает значительным эффектом линзы Керра [22], что делает его перспективным для реализации режимов генерации фемтосекундных импульсов.

Вторым по значимости активным материалом УФ диапазона спектра являются кристаллы двойных фторидов со структурой шеелита и общей формулой ЫУ1-хЬихБ4, где х может принимать значение от 0 до 1. Кристаллы данного ряда являются кристаллохимическими аналогами, имеют кристаллическую структуру шеелита (СаWO4) и пространственную группу симметрии С64ь [23] и также оптически прозрачны в УФ и ВУФ области спектра. Наибольшую энергетическую эффективность и фотохимическую устойчивость демонстрирует кристалл ЫЬиБ4, который, наряду с кристаллом Ь1СаАШ6, исследуется в настоящей работе. Температура плавления кристалла составляет ~ 810о С, константы решетки пространственной группы а=5,167 А и с=10,735 А и плотность 5,96 г/см3 [17].

1.2. Активация кристаллов LiCaAlF6 и LiLuF4 ионами Ce3+

Лазерные свойства в УФ области спектра кристаллы LiCaAlF6 и LiLuF4 приобретают при их допировании ионами Ce3+ с использованием его межконфигурационных 5d-4f переходов, разрешенных в электродипольном приближении. Впервые использовать эти переходы в качестве лазерных было предложено авторами [24].

Широкие полосы люминесценции и высокие сечения 5d-4f переходов этих ионов оказываются привлекательными как с точки зрения плавной перестройки длины волны лазерной генерации в широком диапазоне, так и для реализации режима генерации лазерных импульсов сверхкороткой длительности.

При активации кристаллов кольквириита LiCaAlF6 трехвалентными редкоземельными ионами (РЗИ) образуется несколько различных магнитно- и оптически-неэквивалентных типов центров, доля которых зависит от концентрации примеси в шихте и метода выращивания кристаллов [7, 25]. В результате анализа данных спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и селективного лазерного возбуждения в рассматриваемых кристаллах [25], установлено, что в выращенных методом Бриджмена-Стакбаргера кристаллах кольквириита, наибольшей относительной концентрацией обладает примесный центр тригональной симметрии, который образуется за счет замещения катионов Ca2+ с нелокальной компенсацией избыточного положительного заряда, назовем его примесным центром I типа. Примесный центр II типа соответствует трехвалентному РЗИ в позиции Ca2+ с локальной компенсацией избыточного заряда, достигаемой за счет вакансии иона Li+ в соседней ячейке. Он имеет орторомбическую симметрию и его относительная концентрация, по сравнению с центром I типа, варьируется от 0,2 до 0,7 в зависимости от условий выращивания. Наименьшую концентрацию (<0,1 от концентрации примесного центра типа I) имеет центр III типа, который соответствует трехвалентному РЗИ в позиции катиона Al3+. Вышеописанное распределение РЗИ в кристаллической решетке

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ахтямов Олег Рашитович, 2018 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Ronald, D.S. UV solid-state lasers exhibit precision and dependability / D.S. Ronald, T. Hannon // Laser Focus World. - 2001. - V. 37. - Issue 2.

2. Wright, T.W. Ultrafast dynamics of the lowest-lying neutral states in carbon dioxide / T.W. Wright, E.G. Champenois, J.P. Cryan, N. Shivaram, C.-S. Yang, A. Belkacem // Phys. Rev. A. - 2017. - V. 95. - P. 023412.

3. 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.Y. Abdulsabirov, S.L. Korableva // J. Modern Opt. - 1993. - V. 40. - P. 1-5.

4. Sarukura, N. Ce3+ Activated Fluoride Crystals as Prospective Active Media for Widely Tunable Ultraviolet Ultrafast Lasers with direct 10-nsec Pumping / N. Sarukura, M.A. Dubinskii, Z. Liu, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, K. Edamatsu, Y. Suzuki, T. Itoh, Y. Segawa // IEEE J. of Sel. Top. in Quant. Electr. - 1995. - V. 1. - N. 3. - P. 792-804.

5. Hamilton, D.S. Tunable solid state lasers / P. Hammerling, A.B. Budger, A. Pinto. eds. - 1985. - P. 80-90.

6. Semashko, V.V. Laser tests as a tool for studying photodynamic processes in UV active media / V.V. Semashko, A.K. Naumov, A.S. Nizamutdinov, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva // SPIE Proc. - 2004. - V. 5402. - P. 421-429.

7. 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.

8. 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. - P. 69-72.

9. Семашко, В.В. Проблемы поиска новых твердотельных активных сред ультрафиолетового и вакуумно-ультрафиолетового диапазонов спектра: роль

фотодинамических процессов / В. В. Семашко // ФТТ. - 2005. - Т. 47, N. 8. -С. 1450-1454.

10.Sarukura, N. All-solid-state tunable ultraviolet subnanosecond laser with direct pumping by the fifth harmonic of a YAG:Nd laser / N. Sarukura, Z. Liu, S. Izumida, M.A. Dubinskii, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva // J. Appl. Opt. - 1998. - V. 37. - N. 27. - P. 6446-6448.

11.Coutts, D.W. Cerium-doped fluoride lasers / D.W. Coutts, A.J.S. McGonigle // IEEE J. of Quantum Electronics. - 2004. - V. 40. - N. 10. - P.1430-1440.

12.Viebahn, V.W. Untersuchugen an quaternaren Fluoriden LiMe,,Me,,,F6 die struktur von LiCaAlF6 / V.W. Viebahn Z. Anorg. // Allg. Chem. - 1971. - V. 386.

- P. 335-339.

13.Ono, Y. Structural study of colquiriite-type fluorides / Y. Ono, K. Nakano, K. Shimamura, T. Fukuda, T. Kajitani // Journal of Crystal Growth. - 2001. - V. 229.

- P. 505-509.

14.Liu Xiaodong. Vertical bridgman growth of Cr3+:LiCaAlF6 / Liu Xiaodong, Deng Peizheng, Hu Bing, Zhang Shunxing, Xu Jun // SPIE. - 1993. - V. 1863. - P. 9096.

15.Samtleben, T.A. LiCaFlF6 and LiSrAlF6: tunable solid state laser host materials / T.A. Samtleben, J. Hulliger // Optics and Lasers in Engineering. - 2005. - V. - 43. P. 251-262.

16.Dong, Y.-M. White light emission from Dy3+-doped LiLuF4 single crystal grown by Bridgman method / Y.-M. Dong, H.-P. Xia, L. Fu, S.-S. Li, X.-M. Gu, J.-L. Zhang, D.-J. Wang, Y.-P. Zhang, H.-C. Jiang, B.-J. Chen // Optoelectronics Letters.

- 2014. - V. 10. - N. 4. - P. 0262-0265.

17.Parisi, D. Fluoride crystals: materials for near-infrared solid state lasers / D. Parisi, S. Veronesi, A. Volpi, M. Gemmi, M. Tonelli, A. Cassanho, H. P. Jenssen // Proc. of SPIE. - 2013. - V. 8786. - P. 878614.

18.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.

19.Luong, M.V. Comparison of the electronic band structures of LiCaAlF6 and LiSrAlF6 ultraviolet laser host media from ab initio calculations / M.V. Luong, M. Cadatal-Raduban, M. J. F. Empizo, R. Arita, Y. Minami, T. Shimizu, N. Sarukura, H. Azechi // Jap. J. of Appl. Physics. - 2015. - V. 54. - P. 122602.

20.Kozeki, T. Observation of new excitation channel of cerium ion through highly vacuum ultraviolet transparent LiCAF host crystal / T. Kozeki, Y. Suzuki, M. Sakai, H. Ohtake, N. Sarukura, Z. Liu, K. Shimamura, K. Nakano, T. Fukuda // Journal of Crystal Growth. - 2001. - V. 229. P. 501-504.

21.Hai, L. H. Ce3+-doped LiCaAlF6 crystals as a solid-state ultraviolet saturable absorber and role of exited state absorption / L.H. Hai, N.D. Hung, A.V. Quema, A.D. Gilbert, H. Murakami, S. Ono, N. Sarukura // Jap. J. Of Appl. Physics. - 2005.

- v. 44. - No. 11. - P. 7984-7986.

22.LiKamWa, P. Self-mode-locked Cr3+:LiCaAlF6 laser / P. LiKamWa, B.H.T. Chai, A. Miller // Opt. Lett. - 1992. - V. 17. - No. 20. - P. 1438-1440.

23.Kaminskii, A.A. Stimulated Emission Spectroscopy of Ln3+-ions in tetragonal LiLuF4 fluoride // Phys. Stat. Sol. (a). - 1986. - V. 97, N. 1. - P. K53-K58.

24.Yang, K.H. UV fluorescence of cerium-doped lutetium and lanthanum trifluorides, potential tunable coherent sources from 2760 to 3220 A / K.H. Yang, J.A. DeLuca // Appl. Phys. Lett. - 1977. - V. 31, N. 9. - P. 594-596.

25.Abdulsabirov, R.Yu. Crystal Growth, EPR and site-selective laser spectroscopy of Gd3+ -activated LiCaAlF6 single crystals / R.Yu. Abdulsabirov, M.A. Dubinskii, S.L. Korableva, A.K. Naumov, V.V. Semashko, V.G. Stepanov, M.S. Zhuchkov. // J. of Lum. - 2001. -V. 94-95. - P. 113-117.

26.Абдулсабиров, Р.Ю. Экспериментальная установка для разработки и

совершенствования технологии выращивания фторидных кристаллов с

целью применения их в качестве активных сред перестраиваемых УФ и ВУФ

лазеров. Этап 2001 г. «Комплексные исследования кристаллов кольквиирита

с целью повышения характеристик УФ перестраиваемых лазеров на их

138

основе» / Р.Ю. Абдулсабиров, В.В. Семашко, С.Л. Кораблева, А.К. Наумов // Отчеты АН РТ: Фундаментальные науки, часть II, Направления 5-9: сб.ст. -Казань, Из-во АНТ «ФЭН» - 2003. - С. 261-262.

27.Иванова, И.А Выращивание монокристаллов двойных фторидов лития -редкоземельных металлов и их свойства / И.А. Иванова, А.М. Морозов, М.А. Петрова, И.Г. Подколзина, П.П. Феофилов // Неорг. мат. - 1975. - Т. 11, N.11.

- С. 2175-2179.

28. Семашко, В.В. Активные среды перестраиваемых лазеров ультрафиолетового диапазона на основе фторидных кристаллов структуры кольквириита, тисонита и шеелита, активированных редкоземельными ионами.: дис. д.ф.-м.н.: 01.04.05.: защищена 18.06.2009 : / Семашко В.В. -Казань - 2009. - 232 с.

29.Nurtdinova, L.A. New all-solid-state tunable UV Ce3+, Yb3+:LiY0.4Lu0.6F4 laser / L.A. Nurtdinova, V.V. Semashko, O.R. Akhtyamov, S.L. Korableva, M.A. Marisov // Pis'ma v ZhETF. - vol. 96. - iss. 10. - 2013. - pp. 633-635.

30.Dubinskii, M.A. A New Active Medium for a Tunable Solid-State UV Laser with an Excimer Pump / M.A. Dubinskii, V.V. Semashko, A.K. Naumov, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva // Laser Physics - 1994. - N. 4/3. - P. 480-484.

31.Semashko, V. V. Problems in searching for new solid-state UV- and VUV active media: the role of photodynamic processes / Phys. of Solid State. - 2005. - V. 47.

- N. 8. - P.1507-1511.

32.Ehrlich, D.J. Ultraviolet solid-state Ce:YLF laser at 325 nm / D.J. Ehrlich, P.F. Moulton, R.M. Osgood // Opt. Lett. - 1979. - V.4. - N. 6. - P. 184-186.

33.Abdulsabirov, R. Yu. Laser-related spectroscopy of KY3-xYbxF10:Ce3+ crystals / R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva, M.A. Marisov, A.K. Naumov, A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko. // Proc. SPIE. - 2006. - V. 6054. - P. 172-179.

34.Yunusova, A.N. Spectral-kinetic studies of SrAlFs doped by trivalent rare-earth ions /A.N. Yunusova, M.A. Marisov, V.V. Semashko, L.A. Nurtdinova, S.L. Korableva // Optics Communications. - 2012. - V. 285. - N. 18. - P. 3832-3836.

35. Семашко, В. В. Активные среды твердотельных лазеров ультрафиолетового диапазона.Перспективы, препятствия, достижения / ISBN 978-3-659-98109-8. Palmarium Academic Publishing. LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG. - Saarbrucken: Germany. - 2012. - 312 с. 36.Semashko, V.V. Photodynamic nonlinear processes in UV solid-state active media and approaches to improving material laser performance / Proceedings of SPIE. -2002. - V. 4766. - P. 119-126.

37.Dubinskii, M.A. 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. - N. 1. - P. 216-217.

38.Hamilton, D.S. Trivalent cerium doped crystals as tunable system. Two bad apples / D.S. Hamilton // Tunable Solis-State Lasers / P. Hammerling, A.B. Budgor and

A. Pinto eds. - Berlin: Springer-Verlag, 1985. - P.80-90.

39.McGonigle, A.J.S. 530-mW 7-kHz cerium LiCAF laser pumped by the sum-frequency-mixed output of a copper-vapor laser / A.J.S. McGonigle, D.W. Coutts, C.E. Webb // Opt. Lett. - 1999. - V. 24. - N. 4. - P. 232-234.

40.Alderighi, D. High efficiency UV solid state lasers based on Ce:LiCaAlF6 crystals / D. Alderighi, G. Toci, M. Vannini, D. Parisi, S. Bigotta, M. Tonelli / Appl. Phys.

B. - 2006. - V. 83. - P. 51-54.

41.Galiev, A. Pump-probe studies of absorption saturation and optical gain in Ce:LiCaAlF6 ultraviolet active medium / A. Galiev, V. Semashko, O. Akhtyamov, S. Shnaidman, M. Marisov, A. Nizamutdinov, А. Shavelev // Journal of Physics: Conference Series. - 2013. - V. 478. - P. 012024.

42.Galiev, A.I. Photodynamic processes in LiCaAlF6:Ce3+ UV active medium / A.I. Galiev, V.V. Semashko, O.R. Akhtyamov, S.A. Shnaidman, M.A. Marisov, A.A. Shavelev // Journal of Physics: Conference Series. - 2014. - V. 560. - P. 012014

43.Sarantopoulou, E. VUV light induced surface interaction and accelerated diffusion of carbon, silicon, oxygen and other contaminants in LiF crystals / E.

Sarantopoulou, C.P.E. Varsamis, Z. Kollia, A.C. Cefalas, J. Kovac, S. Kobe // Appl. Surf. Sci. - 2007. - V. 254. - P. 804-810. 44.Sarantopoulou, E. Light induced adsorption of nano-composites in LiF crystals at 157 nm / E. Sarantopoulou, Z. Kollia, A.C. Cefalas, S. Kobe // Appl. Surf. Sci. -2007. - V. 253. - P. 4438-4444.

45.Dubinskii, M.A. Active Medium for All-Solid-State Tunable UV Laser / M.A. Dubinskii, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva, A.K. Naumov, V.V. Semashko // Proc. OSA on Advanced Solid-State Lasers / A.Pinto and T.Fan, eds. - Washington, DC: OSA. - 1993. - V.15. - P.195-198.

46.Granados, E. Mode-locked deep ultraviolet LiCAF:Ce laser / E. Granados, D.W. Coutts, D.J. Spence // Optics Letters. - 2009. - V. 34. - N. 11. - P. 1660-1662.

47. Степанов, Б.И. Методы расчета оптических квантовых генераторов: под ред. Б.И.Степанова. // Минск, Наука и Техника. - 1966. - T.1. - 484 с.

48.Самсон, А.М. Влияние усиленной люминесценции на характеристики генерации твердотельных ОКГ // Журн. Приклад. Спектр. - 1966. - Т. 5, N. 1. - С.36-44.

49.Marshall, C.D. Ultraviolet laser emission properties of Ce 3+ doped LiSrAlF6 and LiCaAlF6 / C.D. Marshall // JOSA B. - 1994. - V. 11. - N. 10. - P. 2054-2065.

50.Sarukura, N. Ce3+:LuLiF4 as a broadband ultraviolet amplification medium / N. Sarukura, Z. Liu, Y. Segawa, K. Edamatsu, Y. Suzuki, T. Itoh, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, M.A. Dubinskii // Optics Letters. - 1995. - V. 20. - N. 3. - P. 294-296. 51.Звелто, О. Принципы лазеров. / О. Звелто - СПб.: Лань, - 2008.

52.Kazakov, B. N. The experimental evidence of the amplified spontaneous emission of Yb3+ ions in LiYbF4 crystal / B.N. Kazakov, S.L. Korableva, V.V. Semashko, O.G. Goriev, A.R. Khadiev // J. of Lum. - 2017. - V. 187. - P. 410-413.

53.Bogdanovich, M.V. Amplified luminescence and generation dynamics of the diode pumped erbium-ytterbium laser / M.V. Bogdanovich, G.I. Ryabtsev, A.I. Yenzhyieuski, L.I. Burov, A.G. Ryabtsev, M.A. Shchemelev, A.S. Smal / Lith. J. Phys. - 2007. - V. 47. - P. 421-428.

54.Bogdanovich, M.V. Amplified spontaneous emission induced peculiarities of the passively q-switched diode pumped erbium laser dynamics / M.V. Bogdanovich, A.V. Grigor'ev, V.V. Kabanov, Y.V. Lebiadok, G.I. Ryabtsev, A.G. Ryabtsev, M.A. Shchemelev, A.S. Dementjev, L. Agrawal, A. Bhardwaj // Lith. J. Phys. -2010. - V. 50. - P. 413-418.

55.Fabeni, P. Optical gain measurements with the amplified spontaneous emission technique / P. Fabeni, R. Linari, G.P. Pazzi, A. Ranfagni // Applied optics. - 1987.

- V. 26. - N. 24. - P. 5317-5320.

56.Allen, L. Amplified spontaneous emission and external signal amplification in an inverted medium / L. Allen, G.I. Peters // Phys. Rev. A. - 1973. - V. 8. - N. 4. -P. 2031-2047.

57.Silfvast, W.T. Six dB/cm Single-Pass Gain at 7229 A in Lead Vapor / W.T.

Silfvast, J.S. Deech // Appl. Phys. Lett. - 1967. - V. 11. - N. 3. - P. 97-99. 58.Marowsky, G. Laser gain measurements by means of amplified spontaneous emission / G. Marowsky, F.K. Tittel, W.L. Wilson, E. Frenkel / Appl. Opt. - 1980.

- V. 19. - N. 1. - P. 138-143.

59.Smith, P. W. The POPOP Dye Vapor Laser / P.W. Smith, P.F. Liao, C.V. Shank, C. Lin, P.J. Maloney // IEEE J. Quant. Electron. - 1975. - V. QE-11. - N. 2. - P. 84-89.

60.Shank, C. V. Physics of Dye Lasers / C.V. Shank // Rev. Mod. Phys. - 1975. - V.

47. - N. 3. - P. 649-657.

61.Shaklee, K. L. Optical Gain in Semiconductors / K.L. Shaklee, R.E. Nahory, R.F.

Leheny // J. Lumin. - 1973. - V. 7. - P. 284-309.

62.Pazzi, G. P. Optical Gain Measurements in Doped Alkali-Halides / G.P. Pazzi,

M.G. Baldecchi, P. Fabeni, R. Linari, A. Ranfagni, M. Cetica, D.J. Simkin // Opt.

Commun. - 1982. - V. 43. - N. 6. - P. 405-408.

63.Spense, D.J. Low-threshold miniature LiCAF:Ce laser / D.J. Spense, H. Liu, D.W.

Coutts// Optics Communications. - 2006. - V. 262 - P. 238-240.

64.Sarukura, N. Ultraviolet short pulses from an all-solid-state LiCAF:Ce master-

oscillator-power amplifier system / N. Sarukura Z. Liu, H. Ohtake, Y. Segawa,

142

M.A. Dubinskii, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov // Opt. Lett. - 1997. - V. 22. - P. 994-996.

65.Silfvast, W. T. Laser Fundamentals / W.T. Silfvast - Cambridge university press -2004.

66.Jander, P. High-power Er: YAG laser at 1646 nm pumped by an Er, Yb fiber laser / P. Jander, J.K. Sahu, W.A. Clarkson // Proc. SPIE. - 2004. - V. 5620. - P. 297307.

67.Sorokin, E. Few-cycle laser pulse generation and its applications / E. Sorokin // Topics in Applied Physics. - 2004. - V. 95. - P. 3-73.

68.Низамутдинов, А.С. Влияние катионов основы на спектрально-кинетические и лазерные характеристики кристаллов Ce3+:LiMeF4 (Me = Y, Lu, Yb) : дис. ... к.ф.-м.н.: 01.04.05.: защищена 29.05.2007: утв. 12.10.2007 / Низамутдинов Алексей Сергеевич. - Казань, 2007. - 139 с.

69.Павлов, В.В. Фотодинамические процессы в кристаллах LiCaAlF6, LiYxLu1-xF4 и SrAlF5, активированных ионами Ce3+: дис. к.ф.-м.н.: 01.04.05.: защищена 17.09.2015 / Павлов Виталий Вячеславович. Казань, 2015.

70.Liu, Z. Chirped-pulse amplification of ultraviolet femtosecond pulses by use of Ce3+:LiCaAlF6 as a broadband, solid-state gain medium / Z. Liu, T. Kozeki, Y. Suzuli, N. Sarukura, K. Shimamura, T. Fukuda, M. Hirano, H. Hosono // Optics Letters. - 2001. - V.26. - No.5. - P. 301-303.

71.Liu, Z. Ce3+ : LiCaAlF6 crystal for high-gain or high-peak-power amplification of ultraviolet gain medium: Ce3+ :LiSr08Cao.2AlF6 / Z. Liu, T. Kozeki, Y. Suzuki, N. Sarukura, K. Shimamura, T. Fukuda, M. Hirano, H. Hosono // IEEE J. On Sel. Top. In Quant. Electronics. - 2001. - V. 7. - N. 4. - P. 542-550.

72.Крюков, П.Г. Лазеры ультракоротких импульсов и их применения: учебное пособие / П.Г. Крюков // Долгопрудный: издательский дом «Интеллект». -2012. - 248 с.

73.Lin, C. Subnanosecond tunable dye laser pulse generation by controlled resonator transients / C. Lin, C.V. Shank // Applied Physics Letters. - 1975. - V. 26. - N. 7. -P. 389-391.

74.Liu, Z. All-Solid-State, Short-Pulse, Tunable, Ultraviolet Laser Sources Based on Ce3+-Activated Fluoride Crystals / Z. Liu, N.S., M.A. Dubinskii // Ultraviolet Spectroscopy And UV Lasers. Chapter 11. Edited by Prabhakar Misra. - CRC Press. - 2002.

75.Roess, D. Giant pulse shortening by resonator transients / D. Roess // Journal of Applied Physics. - 1966. - V. 37. - N. 5. P. 2004-2006.

76.Akhtyamov, O.R. Intracavity losses investigation of LiCaAlF6:Ce3+ laser / O.R. Akhtyamov, A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva // Proceedings SPIE. - 2011. - Vol. 7994. 79940I.

77.Sarukura, N. Ultraviolet subnanosecond pulse train generation from all-solid-state LiCAF:Ce laser / N. Sarukura, Z. Liu, Y. Segawa, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva, R.Yu. Abdulsabirov, M.A. Dubinskii // Appl. Phys. Lett. - 1995.

- V. 67. - N. 5. - P. 602-604.

78.Liu, H. Highly efficient ultra-low threshold miniature cerium fluoride lasers generating sub-nanosecond pulses at 287nm and 311nm / H. Liu, D.J. Spence, D.W. Coutts // Proc. Of SPIE. - 2006. - V. 6100. P. 610007.

79.Апанасевич, П.А. Основы теории взаимодействия света с веществом / П.А.Апанасевич // Мн.: Наука и техника, 1977. - С.1 92-195.

80.Пантел, Р. Основы квантовой электроники / Р. Пантел, Г. Путхоф. // М.: Мир.

- 1972. - С.53.

81.Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. // М.: Радио и связь. - 1988. - 128 с.

82.Yokota, Y. Optical and scintillating properties of Ce:Li(Y,Lu)F4 single crystals / Y. Yokota, S. Kurosawa, V. Chani, K. Kamada, A. Yoshikawa// Radiation Measurements. - 2014. - V. 62. - P. 6-9.

83.Pritchett, T. Models for Saturable and Reverse Saturable Absorption in Materials for Optical Limiting/ T. Pritchett - Adelphi, MD: Army Research Lab. - 2002.

84.Bondar, M. V. Inhomogeneous broadening of organic dyes in polymeric media:

nonlinear transmission spectra and photochemical kinetics / M.V. Bondar, O.V.

Przhonska, Y.A. Tikhonov // J. Phys. Chem. - 1992. - V. 96. - P. 10831-10837.

144

85.Perry, J. W. Enhanced reverse saturable absorption and optical limiting in heavy-atom-substituted phthalocyanines / J. Perry, D. Alvarez, I. Choong, K. Mansour, S.R. Marder, K.J. Perry // Opt. Lett. - 1994. - V. 19. - N. 9. - P. 625-627.

86.Guliano, C.R. Nonlinear absorption of light: optical saturation of electronic transitions in organic molecules with high intensity laser radiation / C.R. Guliano, L.D. Hess // IEEE J. Quantum Electron. - 1967. - V. QE-3. - P. 358-367.

87.Van Stryland, E.W. Z-scan measurements of optical nonlinearities / E.W. Van Stryland, M. Sheik-Bahae// Characterization Techniques and Tabulations for Organic Nonlinear Materials / M.G. Kuzyk, C.W. Dirk eds. - Marcel: Dekker inc.

- 1998. - P. 655-92.

88.Oliveira, L.C. Saturation effects in Z-scan measurements / L.C. Oliveira, T.

Catunda, S.C. Zilio // Jpn. J. Appl. Phys. - 1996. - V. 35. - N. 5A. - P. 2649-2652. 89.Woods, B.W. Thermomechanical and thermo-optical properties of the LiCaAlF6 :Cr3+ laser material / B.W. Woods, S.A. Payne, J.E. Marior, R.S. Hughes, L.E. Davis // J. Opt. Soc. Am. B - 1991. - V. 8. - P. 970-977. 90.Semashko, V.V. The excited state absorption from the 5d-states of Ce3+ ions in LiCaAlF6 crystals / V.V. Semashko, R.Yu. Abdulsabirov, S.L. Korableva, A.K. Naumov, B.M. Galjautdinov, A.C. Cefalas, Z. Kollia, E. Sarantopoulou // Proceedings of SPIE. - 1997. - V. 3239. - P. 240-245. 91.Dubinskii, M.A. Towards 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 // OSA Proc. on Adv. Solid-State Lasers / T. Fan, B. Chai eds. - Opt. Soc. of Amer.: Washington, DC. - 1994. - V.20.

- P. 222-226.

92.Semashko, V.V. Z-scan technique to study gain properties of optically pumped media / V.V. Semashko, O.R. Akhtyamov, A.A. Shavelev, N.F. Rakhimov, A.V. Lovchev // Laser Physics Letters. - 2018. - V. 15. - P. 035702. 93.Lim, K.-S. UV-induced loss mechanisms in Ce3+:YLiF4 laser / K.-S. Lim, D.S. Hamilton // Journal of Luminescence. - 1988. - V. 40&41. - P. 139-320.

94.Alberighi, D. High Slope Efficiency and Pulse Energy UV Tunable Ce3+ Doped Solid State Lasers / D. Alberighi, G. Toci, M. Vannini, D. Parisi, M. Tonelli // Advanced Solid-State Photonics. Technical Digest. - Optical Sotiety of America. -2005. - P. MF35.

95.Прохоров, А.М. Физическая энциклопедия т. 4 // Москва: Большая Российская энциклопедия. - 1994. - Т. 4. - С. 84-85.

96.Ashkin, A. The Pressure of Laser Light // Scientific American. - 1972. - V. 226. N. 2. - P. 63.

97. Лебедев, П. Н. Опытное исследование светового давления // Ann. der Physik.

- 1901. - V. 6. - P. 433.

98.Карлов, Н.В. Лазерное разделение изотопов / Н. В. Карлов, А. М. Прохоров // Успехи физических наук. - 1976. - Т. 118. Н. 4. - С. 583-609.

99.Эшкин, А. Давление лазерного излучения / А. Эшкин // Успехи физических наук. - 1973. - Т. 110/1. С. 101-116.

100. Сойфер, В.А. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порожденные дифракционной оптикой / В.А. Сойфер, В.В. Котляр, С.Н. Хонина // Физика элементарных частиц и атомного ядра. - 2004. - Т. 35(6). - С. 1368-1432.

101. Ashkin, A. Optical trapping and manipulating of viruses and bacteria / A. Ashkin, J. M. Dziedzic // Science. - 1978. - V. 235. - P. 1517-1520.

102. Шалагин, А. М. Механическое воздействие лазерного излучения на атомы // Соросовский образовательный журнал. - 1999. - Т. 10. - С. 86-92.

103. Smetanin, I. V. High-energy laser ponderomotive acceleration / I.V. Smetanin, P.N. Lebedev, C. Branes, K. Nakajima // HEACC 2001. - 2001. -SLAC-PUB-11746.

104. Eichmann, U. Acceleration of neutral atoms in strong short-pulse laser / U. Eichmann, T. Nubbemeyer, H. Rottke, W. Sandner // Nature. - 2009. - Vol. 461.

- P. 1261-1265.

105. Балыкин, В.И. Атомная оптика и нанотехнология // Успехи физических

наук. - 2009. - Т. 179. - №3. - С. 297-304.

146

106. Ахтямов, О.Р. УФ-лазер ультракоротких импульсов на основе активной среды LiCaAlF6:Ce3+ / О.Р. Ахтямов, А.С. Низамутдинов, В.В. Семашко, С.Л. Кораблева, М.А. Марисов, Э.К. Кучаев // Известия ВУЗов. Физика. - 2013. - Т. 56. - №2/2. - С. 39-42.

107. Akhtyamov, O.R. Ultrashort pulsed UV lasers based on the Ce3+:LiCaAlF6 and LiLuYF4:Ce3+ crystals / O.R. Akhtyamov, V.V. Semashko, A.S. Nizamutdinov, M.A. Marisov // Journal of Physics: Conference Series. - 2014. -V. 560. - P. 012002.

108. Кирышева, С.А. Оптическое усиление и фотодинамические процессы в кристаллах CaF2 и KY3F10, активированных трехвалентными ионами Ce и Yb / С.А. Кирышева, А.С. Низамутдинов, В.В. Семашко, А.К. Наумов, С.Л. Кораблева // Ученые записки КГУ. Серия физико-математические науки -2010. -Т. 152. -Кн. 3. - С. 91-96.

109. Kirysheva, S.A. Pump-probe experiments with Ce3++Yb3+:KY3F10 and Ce3++Yb3+:CaF2 crystals / S.A. Kirysheva, A.S. Nizamutdinov, V.V. Semashko, A.K. Naumov, S.L. Korableva // Proceedings SPIE. - 2001. - V. 7994. - P. 79940G.

110. Pogatshnik, G. J. Excited-state photoionization of Ce3+ ions in Ce3+:CaF2 / G. J. Pogatshnik, D. S. Hamilton // Physical Review B. - 1989. - V. 63. - N. 16. -P. 8251-8257.

111. Keller, U. Semiconductor saturable absorber mirrors (SESAM's) for femtosecond to nanosecond pulse generation in solid-state lasers / U. Keller, K.J. Weingarten, F.X. Kartner, D. Kopf, B. Braun, I.D. Jung, R. Fluck, C. Honninger, N. Matuschek, J. Aus Der Au // J. on Selected Topics in Quantum Electronics. -1996. - V. 2. - Issue 3. - P. 435-451.