Интенсивности сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов в оксидных лазерных кристаллах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор физико-математических наук Рябочкина, Полина Анатольевна

• Рябочкина, Полина Анатольевна
• доктор физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Рябочкина, Полина Анатольевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СПЕКТРЫ ОПТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ИОНОВ В КРИСТАЛЛАХ

1.1 Энергетический спектр, силы осцилляторов и вероятности оптических переходов редкоземельных ионов в кристаллах. Определение и характеристика сверхчувствительных переходов

1.2 Механизмы проявления сверхчувствительности переходов

редкоземельных ионов

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ, МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО ИОНА В КРИСТАЛЛАХ

2.1 Характеристика объектов исследования

2.2 Описание экспериментальных методик

2.3 Спектроскопические характеристики редкоземельного примесного иона в кристаллах. Методы и расчетные формулы для определения спектроскопических характеристик редкоземельных ионов в кристаллах

(Nd3+, Er3+, Dy3+, Tm3+, Ho3+, Pr3+) В ОКСИДНЫХ КРИСТАЛЛАХ

3.1 Исследование сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов (NcT+, Er3+, DyJ r, Tm3+, Tm3+, Ho3+, Pr3+) в кристаллах со структурой граната

3.1.1 Характеристика кристаллической структуры граната. Особенности кристаллохимического строения лазерных кристаллов со структурой граната, активированных РЗ-ионами

3.1.2 Рентгеноструктурный анализ кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных РЗ-ионами

3.1.3 Спектроскопические характеристики кристаллов со структурой граната, активированных редкоземельными ионами (Ш3+, Ег3+, Оу3+, Тт3+, Но3+, Рг3+)

3.1.4 Механизм сверхчувствительности в кристаллах со структурой граната

3.2 Спектроскопические характеристики редкоземельных ионов в кристаллах со структурой граната и оксидных кристаллах с симметрией локального окружения Сг и С8

3.2.1 Параметры интенсивности редкоземельных ионов (Ег3+, Тггг^, Но"3"1") в кристаллах с симметрией локального окружения С 2

3.2.2 Параметры интенсивности редкоземельных ионов (Ег°+, Мс13+, Тт"^, Но^+) с симметрией локального окружения С5 в кристаллах УАЮз

3.3 Исследование сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов в кристаллах двойных вольфраматов, молибдатов, ортованадатов

3.3.1 Особенности кристаллографической структуры двойных вольфраматов и молибдатов и интенсивности переходов редкоземельных ионов (1ЧсГ+, Ег"+, Но3+) в кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов со структурой шеелита и моноклинной структурой

3.3.2 Спектроскопические характеристики ионов N(1^ в кристаллах ЫаЬаСс! двойных молибдатов и вольфраматов

3.3.3 Спектроскопические характеристики ионов в кристаллах МаЬаОё и КаУвс! двойных молибдатов и вольфраматов

3.3.4 Особенности кристаллической структуры ортованадатов. Интенсивности переходов редкоземельных ионов (Ег3+, Кс!"3"1", Тш"+, Но3+) в кристаллах ортованадатов

3.4 Основные результаты главы 3

ГЛАВА 4. МЕХАНИЗМЫ ПРОЯВЛЕНИЯ СВЕРХЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВНУТРИЦЕНТРОВЫХ МЕЖМУЛЬТИПЛЕТНЫХ Р-Б ПЕРЕХОДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ИОНОВ В ОКСИДНЫХ ЛАЗЕРНЫХ КРИСТАЛЛАХ

ГРАНАТОВ, ДВОЙНЫХ ВОЛЬФРАМАТОВ (МОЛИБДАТОВ),

ОРТОВ АНАДАТОВ

4.1 Механизм сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов РЗ ионов в оксидных лазерных кристаллах, обусловленный особенностями точечной симметрии РЗ иона

4.2 Влияние электрон-фононного, динамического взаимодействия электронов и ядер, ковалентности связей на причину сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов РЗ ионов в оксидных лазерных кристаллах

4.3 Основные результаты главы 4

ГЛАВА 5. ВЕРОЯТНОСТИ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ ПЕРЕХОДОВ В КРИСТАЛЛАХ ГРАНАТОВ, ДВОЙНЫХ ВОЛЬФРАМАТОВ (МОЛИБДАТОВ), ОРТОВАНАДАТОВ, АКТИВИРОВАННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ИОНАМИ

5.1 Сравнительный анализ вероятностей излучательных переходов и

л ^

коэффициентов ветвления люминесценции с уровня JFs/2 на уровни Fj ионов Nd3+ в кристаллах со структурой граната

Л | л | •> | л j

5.2 Вероятности излучательных переходов РЗ ионов (Er^, Tm , HoJ , Dy ) в кристаллах со структурой граната

5.3 Вероятности излучательных переходов и кинетики затухания люминесценции с уровней 3Ht, 3F4 ионов Tm3+ в кристаллах смешанных NaLaGd двойных вольфраматов и молибдатов

5.4 Основные результаты главы 5

ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ СО СТРУКТУРОЙ ГРАНАТА И ЛАЗЕРОВ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ NaLaGd(W04)2:Tm, NaLaGd(Mo04)2:Tm С ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ

ЛАЗЕРНОЙ НАКАЧКОЙ

6.1 Спектральные зависимости сечения усиления лазерных переходов ионов

Л . ^^ -Л | ^^

Er , Tm , Но в кристаллах Ca3(NbGa)50i2:Er, Ca3(NbGa)5Oi2:Tm, Ca3(NbGa)50,2:Ho

6.2 Спектральные зависимости сечения усиления лазерного перехода 3Б4—>3Нб ионов Тш3+ кристаллов концентрационных рядов МаЬахОё1.х(\\Ю4)2

и МаЬахСс11_х(Мо04)2 (х=0-1), активированных ионами Тт3+

6.3 Двухмикронная лазерная генерация на кристаллах смешанных натрий-лантан (гадолиний) двойных вольфраматов и молибдатов с шеелитовой стуктурой

6.4 Основные результаты главы 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список цитированной литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Таблицы со значениями вероятностей излучательных

переходов редкоземельных ионов в кристаллах со структурой граната

Приложение 2. Таблицы со значениями вероятностей излучательных переходов редкоземельных ионов в кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсивности сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов в оксидных лазерных кристаллах»

ВВЕДЕНИЕ

Соединения, активированные редкоземельными (РЗ) ионами, находят широкое применение в качестве сцинтилляторов, кристаллофосфоров, в медицинском материаловедении, в квантовой электронике. В квантовой электронике эти соединения используются в качестве активных сред твердотельных лазеров. На основе кристаллов, стекол и лазерной керамики, активированных РЗ-ионами, созданы твердотельные лазеры для практических применений, генерирующие излучение на разных частотах в оптическом диапазоне спектра.

К настоящему времени лазерная генерация получена на большом количестве активированных диэлектрических кристаллов. Однако, поиск новых лазерных кристаллических материалов, активированных редкоземельных (РЗ) ионами, по-прежнему, является актуальной задачей. Другой, не менее актуальной задачей лазерной физики, является дальнейшее исследование физических характеристик, в том числе спектрально-люминесцентных характеристик уже известных лазерных кристаллов, активированных РЗ-ионами. Лазерные характеристики диэлектрических кристаллов, активированных РЗ-ионами, зависят от спектрально-люминесцентных характеристик оптических переходов между энергетическими уровнями РЗ ионов. Расширение знаний о характеристиках внутрицентровых межмультиплетных оптических переходах РЗ ионов и причинах, обеспечивающих различие этих характеристик в разных кристаллических матрицах, открывает новые возможности использования уже известных лазерных материалов для создания эффективных твердотельных лазеров.

Спектрально-люминесцентные характеристики примесного РЗ-иона в кристалле (положения энергетических уровней РЗ-иона, интенсивности линий в спектрах поглощения и люминесценции) зависят от особенностей кристаллического окружения примесного иона. В монографии [1],

посвященной лазерным кристаллам, отмечается, что авторы первых работ посвященных твердотельным лазерам на основе кристаллов, активированных редкоземельными (РЗ) ионами, опирались на результаты детальных спектроскопических исследований этих кристаллов. Для изучения особенностей локального окружения примесного оптического центра РЗ иона в кристалле применяют методы оптической спектроскопии, к которым относятся методы селективной лазерной спектроскопии и поляризованной люминесценции.

Кроме того, в ряде случаев, особенности кристаллической структуры материалов, активированных примесными РЗ ионами, возможно, выявить в результате анализа интегральных спектроскопических характеристик (сил осцилляторов переходов, параметров интенсивности) редкоземельного иона в данном кристалле.

Работы, посвященные выявлению связи между спектроскопическими интегральными характеристиками примесного редкоземельного иона активатора (силами осцилляторов ^ переходов, параметрами интенсивности) и особенностями его локального окружения в различных соединениях с РЗ ионами, известны ещё с 60-х годов прошлого столетия [211]. В этих работах представлены результаты исследований сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов и

значений параметров интенсивности редкоземельных ионов в данных соединениях. Результаты работ свидетельствуют о том, что отдельные переходы между энергетическими уровнями РЗ-ионов в различных соединениях (кристаллах, стеклах, растворах) наиболее чувствительны к окружению РЗ-иона и смене лигандов. Эти отдельные внутрицентровые М переходы между мультиплетами редкоземельных ионов, удовлетворяют следующим условиям: 1) для них справедливы правила отбора А1 <2, ДЬ <2; 2) матричный элемент ^1//7||г7<2)|||// 7 ^ для этих переходов отличен от нуля и

значительно выше аналогичных значений для других переходов данного РЗ иона [2]. Такие переходы получили название сверхчувствительных, так как

величина их интенсивности может значительным образом отличаться в различных соединениях.

На основе результатов исследования интенсивностей сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных ^f переходов РЗ-ионов в разных соединениях был предложен ряд механизмов, объясняющих высокие значения интенсивностей этих переходов в отдельных соединениях. Данные механизмы описаны в обзоре [9].

В заключение работы [5] Б. Джадд, который одним из первых дал определение сверхчувствительных переходов РЗ-ионов, отметил, что, несмотря на многообразие предложенных механизмов, вопрос о причине проявления сверхчувствительности ^f переходов в различных соединениях с РЗ ионами остается открытым. По мнению автора, новые результаты экспериментальных и теоретических исследований интенсивностей сверхчувствительных переходов РЗ ионов могут способствовать однозначности в выявлении механизмов, обеспечивающих высокие значения интенсивностей этих переходов в различных соединениях с РЗ ионами.

Исследования интенсивностей сверхчувствительных переходов РЗ ионов как неорганических, так и органических соединений, остаются актуальными и в настоящее время. Известны работы, опубликованные в последнее время, которые посвящены изучению интенсивностей сверхчувствительных ^f переходов РЗ-ионов в органических комплексах, используемых для создания лазеров на красителях, в качестве меток для протеинов и аминокислот, светоизлучающих диодов и панелей, биологических анализов и т.д. [12-14]. Не менее актуальными являются работы по исследованию интенсивностей сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных ^Г переходов РЗ-ионов и в неорганических соединениях.

Следует заметить, что выявление механизма проявления сверхчувствительности РЗ-ионов в различных соединениях, наряду с фундаментальной научной значимостью, имеет важное практическое

приложение. Понимание данного механизма, обеспечивает возможность моделировать соединения, активированные РЗ-ионами, с заданным значением интенсивностей сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных переходов этих ионов, что передставляет интерес для различных практических применений.

Анализ внутрицентровых межмультиплетных {— f переходов различных РЗ ионов, которые удовлетворяют условиям сверхчувствительных переходов, показывает, что большинство из них играют важную роль при получении лазерной генерации в кристаллах, активированных РЗ-ионами, являясь при этом, либо лазерными переходами, либо переходами, участвующими в процессе накачки при получении лазерной генерации.

Авторы ряда оригигальных научных работ, посвященных лазерным кристаллам с РЗ-ионами, определяли интенсивности оптических внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов редкоземельных ионов-активаторов в этих кристаллах. Однако, необходимо заметить, что систематический анализ интенсивностей внутрицентровых

межмультиплетных f-f переходов РЗ-ионов с целью выявления физических механизмов, обеспечивающих наиболее высокие значения интенсивностей сверхчувствительных переходов в различных классах лазерных кристаллов, в настоящее время не проводился. В тоже время, выполнение подобного анализа целесообразно и актуально. Результаты такого анализа, в комплексе с результатами, полученными при исследовании лазерных кристаллов другими методами (поляризованной люминесценции, ЭПР, КР, РСА), позволят выявить механизм проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов оптических центров РЗ-ионов. Понимание этого механизма позволит моделировать лазерные кристаллы с заданными значениями интенсивностей сверхчувствительных переходов РЗ-ионов, представляющих интерес для создания эффективных твердотельных лазеров.

Число кристаллических материалов, на основе которых к настоящему времени получена лазерная генерация, а также потенциальных лазерных материалов весьма велико. В настоящей работе в качестве объектов исследования, с целью выявления механизмов проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов, были выбраны следующие классы оксидных лазерных кристаллов: гранаты, двойные вольфраматы (молибдаты) и ортованадаты.

Ниже представлены аргументы для обоснования выбора объектов исследования:

1) к настоящему времени накоплен значительный экспериментальный материал по изучению кристаллической структуры данных материалов. Имеются научные публикации, посвященные изучению центрового состава РЗ ионов активаторов;

2) в каждом из соответствующих изоструктурных классов кристаллов (гранатов, двойных вольфраматов (молибдатов) с шеелитовой (моноклинной) структурой, ортованадатов со структкрой циркона) имеются кристаллы различные по химическому составу, с одинаковой, либо различной точечной симметрией оптических центров РЗ-ионов. На наш взгляд, исследование интенсивностей внутрицентровых межмультиплетных ^f переходов РЗ-ионов для таких кристаллов, способствует однозначности в выявлении механизма проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в этих кристаллах;

3) выбранные для исследования кристаллы, активированные РЗ-ионами, либо уже широко используются в лазерной физике, либо в перспективе представляют интерес для их использования в качестве активных сред эффективных твердотельных лазеров в условиях полупроводниковой накачки в спектральных областях, которые в настоящее время активно осваиваются (например, в условиях лазерной полупроводниковой накачки в области 450 нм, 2000 нм). Кроме того, данные кристаллы представляют интерес для получения перестраиваемой по частоте

лазерной генерации, а также лазерной генерации в режиме модулированной добротности и синхронизации мод.

Ниже дана краткая характеристика каждого из указанных выше классов кристаллов и обоснована актуальность их исследования в соответствии с целью и задачами настоящей работы.

Благодаря совокупности физических свойств (высокой теплопроводности, высокой механической прочности, оптической однородности, изотропии свойств) кристаллы со структурой граната, активированные редкоземельными ионами, нашли широкое практическое применение в качестве активных сред твердотельных лазеров. Наряду с одним из самых распространенных лазерных материалов - кристаллом иттрий-алюминиевого граната (ИАГ), в настоящее время известны кристаллы других гранатов, например, кристаллы галлиевых гранатов, кристаллы скандийсодержащих гранатов [15-17]. Также необходимо особо отметить о кристаллах гранатов с разупорядоченной кристаллической структурой: кальций-германий-галлиевом, кальций-ниобий-галлиевом, кальций-тантал-галлиевом, кальций-цирконий-гадолиний-галлиевом (КГГГ, КНГГ, КТГГ, КЦЗГ, соответственно), активированных РЗ ионами. Для кристаллов гранатов с разупорядоченной кристаллической структурой характерно наличие нескольких типов оптических центров примесных ионов, которые характеризуются различным кристаллическим окружением, что приводит к значительному неоднородному уширению полос поглощения и люминесценции РЗ-ионов в этих кристаллах.

Первые сообщения о получении и результатах исследования структурных, спектрально-люминесцентных и генерационных свойств кристаллов капьций-ниобий-галлиевого граната с РЗ-ионами появились в 80-е годы прошлого столетия [18-20]. В то же время, значительное количество работ посвященных исследованию этих гранатов, опубликованных в последние годы [21-31] свидетельствует об интересе к данным кристаллам, как с точки зрения фундаментальных знаний, так и для практических

применений, с целью получения на их основе перестраиваемой лазерной генерации, а также генерации в режиме синхронизации мод.

Изучение спектроскопических характеристик примесных центров РЗ-ионов в кристаллах двойных вольфраматов, молибдатов и ванадатов также представляет значительный интерес в лазерной физике. Первые работы, посвященные исследованию спектрально-люминеценных и генерационных свойств кристаллов двойных вольфраматов и молибдатов с РЗ-ионами, появились в 1960-х годах. Однако сравнительно невысокие термомеханические характеристики не обеспечили им широкого применения в лазерах с ламповой накачкой. Использование лазерной диодной накачки значительным образом снижает требование к термомеханическим характеристикам кристалла. В соответствии с этим, вновь представляется интересным рассматривать кристаллы двойных вольфраматов и молибдатов, активированных РЗ-ионами, в качестве активных сред для компактных лазеров средней мощности. Интерес к этим кристаллам при получении на них лазерной генерации в условиях диодной накачки, прежде всего, обусловлен высокими значениями сечений поглощения и люминесценции РЗ- ионов в этих кристаллах. Кроме того, широкие полосы поглощения РЗ-ионов в кристаллах двойных вольфраматов со структурой шеелита обеспечивают лучшее согласование со спектром излучения диодов накачки, а широкие полосы люминесценции предполагают получение перестраиваемой по частоте генерации, а также получение ультракоротких импульсов генерации. Значительное количество публикаций последних лет, посвященных исследованию структуры, спектрально-люминесцентных и генерационных свойств кристаллов двойных вольфраматов и молибдатов, активированных РЗ ионами, свидетельствует об интересе к ним как с чисто научной точки зрения, так и различных приложений в лазерной физике [3247].

Выше отмечалось, что ряд генерационных характеристик кристаллов с РЗ ионами, однозначно зависят от их спектроскопических характеристик.

Поэтому в настоящей работе представлялось интересным исследовать генерационные характеристики лазерных кристаллов смешанных двойных вольфраматов (молибдатов), активированных ионами Тт3+, для которых характерны высокие значения сил осцилляторов сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных М переходов 3Н6—>-3Н4 и 3Н6—>3Р4

3+ 3

ионов Тт . При этом на уровень Н4 осуществляется накачка

о л ^^ л |

полупроводниковым лазерным диодом, а переход Р4—^Нб ионов Тпт5 является лазерным переходом при получении на нем двухмикронной генерации.

В научной литературе имеется большое количество работ, посвященных исследованию структуры, спектрально-люминесцентных и генерационных свойств кристаллов УУ04 и вёУ04, активированных РЗ ионами [48-59]. Однако следует заметить, что, несмотря на то, что кристаллы УУ04 и вс1\Ю4 с РЗ ионами активно используются для производства коммерческих, в том числе микрочиповых лазеров [51,59], существует ряд нерешенных вопросов, связанных с особенностями их спектроскопических характеристик. Из научных источников известно, что для кристаллов УУ04 и СёУ04, активированных РЗ ионами, характерны высокие значения сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных f переходов РЗ ионов. Наиболее высокие значения характерны для интенсивностей сверхчувствительных переходов РЗ ионов в этих кристаллах. Например, автор [56] обращает внимание на высокие значения силы осциллятора сверхчувствительного перехода 4115/2~~**2Нц/2 ионов Ег',+ и параметра интенсивности П2 в кристаллах УУ04:Ег по сравнению с аналогичными значениями этих характеристик для других оксидных кристаллов активированных ионами Ег3+. При этом, он не дает аргументированного объяснения этому факту. Авторы [58] свидетельствуют о высоких значениях силы осциллятора сверхчувствительного перехода 51§—>406 ионов Но'3+ и параметра интенсивности 0.2 в кристаллах вс1У04:Но, что на их взгляд связано с особенностями ковалентности связи в данных кристаллах. Однако,

сделанное авторами [58] предположение, не подкреплено убедительным доказательством. Приведенные выше факты, стимулировали наши работы по исследованию спектроскопических характеристик кристаллов ортованадатов с РЗ-ионами, направленные на выявление механизма сверхчувствительности переходов РЗ-ионов в этих кристаллах.

С целью проверки выводов о механизме проявления сверхчувствительных переходов РЗ-ионов в описанных выше оксидных лазерных материалах, в работе, также были исследованы спектроскопические характеристики кристаллов УА10з:К<1, УА10з:Тш, КОс1(\\Ю4)2:Нс1 и лазерной керамики ЬигОз:Тт.

Понимание механизмов проявления сверхчувствительных переходов РЗ-ионов важно для моделирования активных лазерных сред с заданным значением интенсивностей сверхчувствительных ^Г переходов РЗ-иона, участвующих в процессе лазерной генерации, с целью создания эффективных твердотельных лазеров в условиях диодной накачки. Например, эффективное поглощение на сверхчувствительном переходе >40б ионов Но^+ излучения мощных полупроводниковых лазеров, излучающих в синей области спектра (Х.-450 нм), которые в настоящее время активно разрабатываются, обеспечит эффективное преобразование излучения накачки, в излучение лазерной генерации видимого диапазона спектра.

Связь с основными научными направлениями и программами Актуальность проведенной работы подтверждается ее поддержкой различными программами и грантами, а именно: грантом РФФИ «Исследование спектрально-люминесцентных свойств и процессов взаимодействия ТЯ3+ ионов в лазерных кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната (КНГГ), КаСё(Ш04)2 и МаЬа(Мо04)2» (№ проекта 07-02-00055а); ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, лот «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области оптики, лазерной физики и лазерных технологий» шифр «2010-1.1-122-084» по теме:

«Твердотельные лазеры с полупроводниковой накачкой ближнего и среднего PIK диапазонов спектра (2 мкм, 3-8 мкм) на основе кристаллов и керамики, активированных ионами Тш и Но» № ГК 14.740.11.0071.

Цель и задачи работы Целью диссертационной работы являлось: выявление механизмов сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов РЗ-ионов на основе исследования интенсивностей сверхчувствительных f-f переходов этих ионов в оксидных лазерных кристаллах (гранатов, двойных вольфраматов, молибдатов, ортованадатов) для моделирования кристаллических соединений с заданными значениями интенсивностей сверхчувствительных переходов РЗ-иона, используемых в качестве активных сред эффективных твердотельных лазеров.

Для достижения поставленной цели в данной работе решались следующие задачи:

1. Исследование и анализ спектроскопических характеристик (сил осцилляторов, параметров интенсивности, вероятностей внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов) редкоземельных ионов в неорганических соединениях: кристаллах со структурой граната двойных вольфраматов, молибдатов, ортованадатов, полуторных оксидах и лазерной керамике, активированных редкоземельными ионами (Nd , Er , TmJ , HoJ , DyJ , PrJ ).

2. Рентгеноструктурное исследование кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных редкоземельными ионами (Ег3+, Но3+).

3. Выявление механизмов, обеспечивающих высокие значения сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов РЗ-ионов в лазерных кристаллах гранатов, двойных вольфраматов (молибдатов), ортованадатов.

4. Исследование люминесцентных свойств кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных РЗ-ионами (NcT , Er3 , TW , Но , Dy ); кристаллов смешанных NaLaGd двойных вольфраматов (молибдатов), активированных ионами TmJ , с целью оценки потенциальной возможности

их применения в качестве активных сред твердотельных лазеров с диодной накачкой.

5. Исследование генерационных характеристик твердотельных лазеров с диодной накачкой на кристаллах смешанных КаЬаОс! двойных вольфраматов (молибдатов), активированных ионами Тш3+.

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается

в том, что в ней впервые:

1. Определены силы осцилляторов оптических внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов РЗ-онов в кристаллах со структурой граната: Са3(МЬ0а)5012:Ег, Са3(КЬ0а)5012:Тт, Са3(КЬОа)5012:Но, Са3(МЬ0а)50|2:0у, Са3(№>0а)5012:Рг, Са3(ТаСа)50|2:Ш У3А15012:Ву, (0с1У)3(8с2А13)0,2:Ш, (0аСа)3(0а2г)5012:Ш, 0с13(8с2А13)0,2:Ег, С<130а5012:Тт, лазерной керамике Ьи203:Тт.

2. В рамках единого подхода выполнен анализ сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных М переходов и параметров интенсивности (1-2,4,6) РЗ-ионов (Ш3+, Ег3+, Тт3+, Но3+, Ву2+, Рг3+) в оксидных неорганических соединениях, активированных РЗ-ионами:

а) кристаллах со структурой граната;

б) кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов;

в) кристаллах ортованадатов;

г) кристаллах и лазерной керамике полуторных оксидов.

3. Установлено, что проявление сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в кристаллах со структурой граната обусловлено электростатическим взаимодействием между лигандами и РЗ-ионами, занимающими кристаллографические позиции с точечной симметрией С2у, С2, С].

4. Показано, что РЗ-ион с характерным для него сверхчувствительным переходом можно использовать в качестве «спектроскопического зонда» для выявления искажений в ближайшем кристаллическом окружении РЗ-иона в кристаллах со структурой граната.

5. Исследованы спектроскопические характеристики (силы осцилляторов, параметры интенсивности (1—2, 4, 6)) кристаллов смешанных двойных вольфраматов МаЕао,5Сс1о,5^04)2:Ш, концентрационных рядов кристаллов №ЬахОс11.х(\\Ю4)2 и молибдатов

^ о I

КаЬахв(11.х(Мо04)2 (х=0^1), активированных ионами Тш , а также кристаллов КаУ0;з 16(10,62^04)2: Тт.

6. Из анализа низкотемпературных спектров поглощения кристаллов КаЬао^Оёо^^О^г^с!, а также сравнительного анализа параметров интенсивности (^=2, 4, 6) данных кристаллов с аналогичными величинами в других оксидных кристаллах, для которых симметрия локального окружения РЗ-иона-активатора соответствует С2у, Сг, Сь сделан вывод о том, что причиной, обеспечивающей высокие значения сил осцилляторов сверхчувствительных переходов РЗ-ионов, а также параметра интенсивности П2 в этих кристаллах, является наличие низкосимметричных оптических центров РЗ-ионов, обусловленных редукцией точечной симметрии кристаллографической позиции которую занимают эти ионы в кристаллах двойных вольфраматов со структурой шеелита.

7. Из результатов исследования температурных зависимостей сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в кристаллах УзА150,2:Ш, Саз(КЬ0а)5012:Ш, Саз(МЬ0а)50,2:Ег МаЬао.5Сс1о,5^04)2:Мс1 выявлено, что механизм взаимодействия электронов с фононами решетки, рассматриваемый в рамках адиабатического приближения, не является доминирующим механизмом, обеспечивающим снятие запрета на данные переходы в этих кристаллах.

8. Предложен механизм, обеспечивающий высокие значения сил осцилляторов РЗ-ионов в кристаллах ортованадатов (УУ04, Сс1\Ю4), обусловленный динамическим взаимодействием электронов и ядер РЗ-ионов в данных кристаллах.

10. Из спектральных зависимостей сечений усиления для лазерных переходов 4113/2—>4115/2 ионов Ег3+, 3Р4—>3Н6 ионов Тт3+, 517—ионов Но3+ в кристаллах Саз(№>0а)50|2:Ег, Са3(№>0а)5012:Тт, Са3(МЬОа)50|2:Но, МаЬао;4бСс1о,4б^04)2:Тт и КаЬао^Оёо^СМоО^Тт определены области возможной перестройки длины волны генерации в этих кристаллах.

11. Реализованы новые твердотельные перестраиваемые двухмикронные лазеры на переходе 3Р4—>-3Нб ионов Тт3+ в кристаллах смешанного натрий-лантан-гадолиниевого вольфрамата

(КаЬао;4бОс1о;4б^04)2:Тт) и смешанного натрий-лантан-гадолиниевого молибдата (ЫаЬао,310ёо.б2(Мо04)2:Тт) в условиях лазерной диодной накачки.

Научная и практическая значимость

Полученные в работе результаты по исследованию интенсивностей внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в кристаллах со структурой граната, двойных вольфраматов (молибдатов), ортованадатов в комплексе с результатами исследований, полученных методами поляризованной люминесценции, ЭПР, РСА, могут быть положены в основу построения модели примесного центра РЗ-иона в кристаллической матрице.

В результате систематического исследования интенсивностей внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов РЗ-ионов в лазерных кристаллах гранатов, двойных вольфраматов (молибдатов) и ортованадатов выявлены механизмы сверхчувствительности переходов РЗ-ионов в этих кристаллах, что позволит моделировать кристаллические среды, активированные РЗ-ионами, с заданными значениями интенсивностей сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных переходов этих ионов для эффективных твердотельных лазеров с диодной накачкой.

Результаты, полученные в работе, могут быть использованы при создании твердотельных лазеров с диодной накачкой, генерирующих излучение в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, перестраиваемых по длине волны, а также для реализации на основе этих кристаллов лазерной генерации в режиме модулированной добротности и синхронизации мод.

На кристаллах КаЬао^ббФмб^С^^Тт и МаЬао^Оёо^МоС^^Тт созданы двухмикронные перестраиваемые твердотельные лазеры с полупроводниковой лазерной накачкой.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Анализ сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных f-f

переходов и параметров интенсивности Qt (t=2,4,6) РЗ-ионов (Nd3+, ErJ+, Tm , HoJ , Dy , PrJT)

позволил выявить взаимосвязь между особенностями локального окружения РЗ-иона-активатора и его спектроскопическими характеристиками (силой осциллятора сверхчувствительного перехода и парметром интенсивности Пг) в оксидных неорганических соединениях, активированных РЗ-ионами:

а) кристаллах со структурой граната;

б) кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов;

в) кристаллах ортованадатов;

г) кристаллах и лазерной керамике полуторных оксидов.

2. Доминирующий механизм сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов РЗ-ионов в кристаллах со структурой граната обусловлен электростатическим взаимодействием между лигандами и РЗ-ионами, занимающими кристаллографические позиции с точечной симметрией СгУ, Ci.

3. Редкоземельный ион с характерным для него сверхчувствительным внутрицентровым межмультиплетным f—f переходом является «спектроскопическим зондом» для выявления искажений в ближайшем окружении редкоземельного иона в кристаллах со структурой граната.

4. Причиной проявления сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных f-f переходов РЗ-ионов в кристаллах двойных вольфраматов и молибдатов, активированных РЗ ионами, является наличие в этих кристаллах низкосимметричных оптических центров РЗ-ионов, обусловленных редукцией точечной симметрии S4, характерной для позиции РЗ-иона в кристаллической структуре шеелита.

5. Возможные области перестройки длины волны генерации в ближнем ИК-диапазоне спектра для твердотельных лазеров на кристаллах Ca3(NbGa)5012:Er, Ca3(NbGa)50,2:Tm, Ca3(NbGa)5Oi2:Ho,

NaLa0;46Gd0)46(WO4)2:Tm и NaLao,3[Gdo,62(Mo04)2:Tm, определенные из соответствующих спектральных зависимостей сечений усиления для параметра относительной инверсной населенности Р=0,3 составляют 15601680 нм, 1800-2100 нм, 2050-2200 нм, 1800-1970 нм, 1830-2000 нм, соответственно.

6. Двухмикронные твердотельные лазеры на кристаллах NaLa0;46Gd0,46(WO4)2:Tm (CTm=2,6 ат. %) и NaLao^iGdo^CMoC^^Tm (CTm=4,8 ат. %), которые генерируют излучение со средней выходной мощностью 200 мВт и обеспечивают диапазоны перестройки длины волны лазерной генерации 1860-1940 нм и 1870-1950 нм.

Достоверность полученных результатов и обоснованность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, обеспечиваются использованием современного научного оборудования, комплекса хорошо апробированных физических методов исследования, корректных теоретических представлений при анализе и интерпретации экспериментальных результатов.

Апробация работы

Результаты исследований, вошедших в данную работу, были представлены в виде докладов на следующих конференциях: 4-й, 5-й межрегиональных научных школах для студентов и аспирантов «Материалы нано-, микро и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск. МГУ им. Н. П. Огарева, 2005, 2006); Международной конференции «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2004); 24-х научных чтениях им. академика Н.В. Белова (Н. Новгород, ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2005); 6-й и 7-й Всероссийских научных школах для студентов и аспирантов: «Материалы нано-, -микро, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 2007, 2008); XII Conference оп Laser Optics (С-Петербург, 2006); ICONO LAT 2007 (Minsk, 2007); International Conference «Photonics Europe» (Strasburg, 2008); 11-й

Международной конференции «Физика диэлектриков» (С.-Петербург, 2008); VII Международной конференции «Лазерная физика и оптические технологии» (Минск, 2008); XIV Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред» (Краснодар, 2008); XIII International Conference «Laser Optics 2008» (St. Peterburg, 2008); XIX International School-Seminar «Spectroscopy of molecules and crystals» (Береговое, Крым, 2009, участие в конференции поддержано грантом РФФИ № 09-02-08524-з); Международной конференции «Crystal materials-2010» (Харьков, 2010, участие в конференции поддержано грантом РФФИ №10-02-08210-з); ICONO LAT 2010 (Kazan, 2010); 9-й, 10-й Всероссийских конференциях с элементами молодежной научной школы «Материалы нано-, микро,-оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 2010); XIV Национальной конференции по росту кристаллов, IV Международной конференции «Кристаллофизика XXI века», посвященной памяти М. П. Шаскольской (Москва, 2010); CLEO/Europe-EQEC 2011 (Munich, 2011); XVII-й Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред». (Краснодар, 2011); XV Международной молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (Казань, 2011) (лекция для слушателей Школы); научном семинаре лаборатории лазерной спектроскопии Института физики Тартуского университета (Тарту, 2012); XVI Всероссийской молодежной научной школе «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (Казань, 2012); 11-й Всероссийской с международным участием конференции-школе «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 2012); VII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики» (С.-Петербург, 2012).

Личный вклад автора

Диссертация является обобщением многолетних исследований автора.

Автор работы непосредственно определила цель и задачи исследования,

активно участвовала в разработке экспериментальных методик, проведении экспериментов и обработке результатов. Автором выполнен анализ результатов и сформулированы выводы.

Исследования низкотемпературных спектров поглощения кристаллов NaLao;5Gdoj5(W04)2:Nd выполнены совместно с С.А. Климиным (Институт спектроскопии РАН, г. Троицк). Эксперименты по получению лазерной генерации на кристаллах NaLao,46Gdo,46(W04)2:Tm и NaLao^iGdo^MoO^Tm выполнены совместно с Н.Г. Захаровым и O.JI. Антиповым (ИПФ РАН, г. Н. Новгород). Вклад указанных соавторов во всех результатах экспериментальных исследований паритетен.

В процессе выполнения данной работы под научным руководством автора защищены три диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук:

1. Малов A.B. Спектрально-люминесцентные и структурные свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами ErJ+ [Текст]: дисс. канд. физ.-мат.наук: 01.04.07: защищена 8.04.2009/А.В. Малов Н. Новгород, 2009.

2. Болыциков Ф.А. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства кристаллов натрий-лантан (гадолиний) молибдатов и вольфраматов, активированных ионами Тт [Текст]: дисс. канд. физ.-мат.наук: 01.04.07: защищена 24.03.2010/Ф.А. Болыциков Н. Новгород, 2010.

3. Большакова Е.В. Особенности спектроскопических характеристик редкоземельных ионов (Nd, Er, Tm, Но, Dy) в кристаллах со структурой граната: дис. канд. физ.-мат.наук: 01.04.05: защищена 21.12.2011/ Е.В. Большакова Саранск, 2011.

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 43 научных работах, в том числе в 20 статьях в рецензируемых отечественных и зарубежных изданиях, 18 из которых опубликованы в изданиях, входящих в

перечень научных изданий ВАК, рекомендованных для публикации основных результатов диссертаций. Получен патент на изобретение.

1. Ю.К. Воронько, H.A. Еськов, A.C. Подставкин, П.А. Рябочкина, A.A. Соболь, С.Н. Ушаков. Кристаллы кальций-ниобий-галлиевого и кальций-литий-ниобий-галлиевого гранатов как активные среды лазеров с диодной накачкой//Квантовая электроника. -2001. - Т. 31; № 6. -С. 531-533.

2. Yu.K. Voronko, A.A. Sobol, A.Ya Karasik, N.A. Eskov, P.A. Rabochkina, S.N. Ushakov. Calcium niobium gallium, and calcium lithium niobium gallium garnets doped with earth ions - effective laser media// Optical materials. -2002. -Vol. 20; № 20. -P. 197-209.

3. Ф.А. Болыциков, A.B. Попов, П. А. Рябочкина, С.Н. Ушаков.

3+

Моделирование процессов заселения энергетических уровней ионов Тт в лазерных кристаллах иттрий-алюминиевого граната, активированного ионами TmJ+ (ИАГ:Тт3+), и кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Тт3+ (КНГГ: TmJ+), в условиях стационарной накачки на уровень 3Н4// Опт. журн. -2006. -Т. 73; № 1. -С. 61-65.

4. A.B. Малов, К.Н. Нищев, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков. Спектроскопические свойства кристаллов со структурой граната, активированных ионами Ег3+// Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия Физика твердого тела. Выпуск 1(9). XXIV научные чтения имени академика Н.В. Белова. 19-20 декабря 2005 г. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ. -2006. -Вып. 1(9) -С. 209-217.

5. Ю.К. Воронько, A.B. Малов, К.Н. Нищев, П.А. Рябочкина, A.A. Соболь, С.Н. Ушаков. Параметры интенсивности для ионов Er в кристалле кальций-ниобий-галлиевого граната// Оптика и спектроскопия. -2007. -№ 5. -С. 788-793.

6. Ф.А. Болыциков, A.B. Малов, К.Н. Нищев, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков. Модернизация установки для регистрации спектров поглощения и люминесценции в области 0.2-2 мкм// Приборы и техника эксперимента. -2007. -№5. -С. 160-162.

7. Ф.А. Болыциков, Ю.К. Воронько, А.В. Попов, П.А. Рябочкина, А.А. Соболь, С.Н. Ушаков, М.Н. Хромов. Спектроскопические свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Тш// Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. -2007. -№3. -С. 49-55.

8. И.А. Белова, Ф.А. Болыциков, Ю.К. Воронько, А.В. Малов, А.В. Попов, П.А. Рябочкина, А.А. Соболь, С.Н. Ушаков. Интенсивность f-f переходов

3~ь 3~ь 3+

редкоземельных ионов Nd , Er , Tm в кристаллах кальций-иобий-галлиевого граната// ФТТ. -2008. -Т.50; Вып. 9. -С. 1552-1558.

9. Y.K. Voronko, A.V.Malov, М.О. Marychev, P.A. Ryabochkina, А.А. Sobol, S.N. Ushakov, E.V. Chuprunov. The study of spectroscopic and luminescence properties of disordered laser crystals calcium niobium gallium garnet doped with Er3+//Preceding ofSPIE. -2008. -Vol. 6998. -P. 69981B1-7.

10. А.В. Малов, М.О. Марычев, П.А. Рябочкина, Н.В. Сомов, С.Н. Ушаков, Е.В. Чупрунов. Спектроскопические и структурные свойства кристаллов

3+

кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных ионами Ег // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия Физика твердого тела. -2008. №6. -С. 46-51.

11. F.A. Bolschikov, M.N. Hromov, A.V. Popov, P.A. Ryabochkina, A.A. Sobol, S.N. Uscakov, Yu. K. Voronko. Spectral and laser properties of Tm-doped calcium-niobium-gallium garnet//Preceding of SPIE. -2007. -Vol. 6731.

12. Патент № 23736.29. Российская федерация. Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионвльного образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» (RU). Устройство для управления шаговым двигателем монохроматора// Ф.А. Болыциков, А.В. Малов, П.А. Рябочкина. Заявка № 2008118076. Опубл. 20.11.09. Бюл. №32.

13. F.A. Bolschikov, G.M. Kuz'micheva, D.A. Lis, Yu.M. Papin, A.V. Popov, V.B. Rybakov, P.A. Ryabochkina, V.G. Senin, V.A. Smirnov, K.A. Subbotin, Yu.K. Voronko, V.V. Voronov, E.V. Zharikov. Growth, refined structural and

spectroscopic characteristics of Tm3+-doped NaGd(WC>4)2 single crystals// Journal of Crystal Growth. -2009. -Vol. 311. -P. 4171-4178.

14. Ф.А. Болыциков, E.B. Жариков, Д.А. Лис, A.B. Попов, П.А. Рябочкина,

B.Г. Сенин, К.А. Субботин. Рост, оптические и спектроскопические свойства кристаллов разупорядоченных шеелитоподобных молибдатов NaLaxGdi_

л I

х(МоС>4)2 (х=0-1), активированных ионами Тт // Оптика и спектроскопия. -2010. -Т. 108; № 5. -С. 786-795.

15. Ф.А. Болыциков, Е.В. Жариков, Н.Г. Захаров, Д.А. Лис, П.А. Рябочкина, К.А. Субботин, О.Л. Антипов. Двухмикронная лазерная генерация в кристаллах NaLai/2Gd|/2(W04)2, активированных ионами Тш3+// Квантовая электроника. -2010. -Т. 40; № 2. -С. 101-102.

16. Ф.А. Болыциков, П.А. Рябочкина, Е.В. Жариков, Д.А. Лис, Н.Г. Захаров, К.А. Субботин, О.Л. Антипов. Перестраиваемая квазинепрерывная двухмикронная лазерная генерация с диодной накачкой на кристаллах

смешанных натрий-лантан-гадолиний молибдатов и вольфраматов,

3+

активированных ионами Тт // Квантовая электроника. -2010. -Т. 40; №. 10. -

C. 847-851.

17. Е.В. Чупрунов, Н.В. Сомов, П.А. Рябочкина. Исследование локальной симметрии функции электронной плотности кристаллов структурного типа граната // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Серия Физика твердого тела. -2009.-№5.-С. 38-41.

18. Е.В. Большакова, А.В. Малов, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков, К.Н. Нищев. Интенсивности сверхчувствительных переходов в кристаллах гранатов, активированных ионами Ег3+// Оптика и спектроскопия. -2011. -Т. 110; № 6.-С. 944-950.

19. Polina A. Ryabochkina, Evgeniya V. Bolshakova, Alexander V. Malov, Sergey N. Ushakov, Konstantin N. Nishchev. Spectroscopic characteristics of the NdJ+ ions in garnet crystals// Journal of Luminescence. -2012.-Vol. 132; №1. -P. 240-243.

20. Polina A. Ryabochkina, Svetlana A. Antoshkina, Evgeniya V. Bolshakova, Mixael A. Ivanov, Vladimir V. Kochurihin, Alexander V. Malov, Sergey N. Ushakov, Nadejda V. Shchuchkina, Konstantin N. Nishchev. Hypersensitive transitions of Tm3+, Ho3+ and Dy3+ rare-earth ions in garnet crystals// Journal of Luminescence. -2012.-Vol.132; № 8. -P. 1900-1905.

21. П.А. Рябочкина, C.A. Антошкина, Ф.А. Больщиков, Н.Г. Захаров, С.Н. Ушаков, С.А. Климин, Д.А. Лис, К.А. Субботин, Е.В. Жариков, О.Л. Антипов. Оптическая спектроскопия кристаллов смешанных NaLaGd двойных вольфраматов и молибдатов, активированных редкоземельными ионами (Nd , Tm3 ) и твердотельные лазеры с диодной накачкой на кристаллах NaLao,46Gdo,46(W04)2:Tm и NaLao,3iGdo,62(W04)2:Tm// Ученые записки Казанского университета. Серия физико-математические науки.-2013. -Книга 1.

22. Малов А.В., Нищев К.Н., Рябочкина П.А., Ушаков С.Н. Спектроскопическое исследование кристаллов со структурой граната, активированных ионами Ег. «24 научные чтения им. академика Н.В. Белова» Тезисы докладов. Н.Новгород. ННГУ. 2005. -С. 121.

23. Малов А.В., Нищев К.Н., Рябочкина П.А., Ушаков С.Н. Исследование спектроскопических свойств кристаллов со структурой граната, активированных ионами Ег// Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение: сб. тр. 4-й межрегион, молодежной научн. шк. Саранск, 5-7 окт. 2005 г. - Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та. -2005. -С. 135.

24. Ф.А. Больщиков, Ю.К. Воронько, А.В. Малов, А.В. Попов, П.А. Рябочкина, А.А. Соболь, С.Н. Ушаков. Исследование спектроскопических свойств лазерных кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных TRJ ионами. Междун. конф. «Лазеры. Измерения. Информация» Санкт-Петербург. Тезисы докладов конферции . 2006. -С. 98.

25. Ф.А. Больщиков, А.В. Малов, А.В. Попов, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков. Автоматизация установки для регистрации спектров поглощения и

люминесценции в области длин волн 0.2-2 мкм. Сб. тр. 5-й Всерос. научн. шк. для студентов и аспирантов. Саранск. МГУ. 2006. -С. 121.

26. Ю.К. Воронько, A.B. Малов, К.Н. Нищев, П.А. Рябочкина, A.A. Соболь, С.Н. Ушаков. Исследование спектроскопических свойств концентрационной серии кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных ионами Ег3+// Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение: сб. тр. 6-й межрегион, молодежной научн. шк. Саранск, 2-5 окт. 2007 г. - Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та. - 2007. -С. 97.

27. Болыциков Ф.А., Малов A.B., Нищев К.Н., Рябочкина П.А., Ушаков С.Н. Установка для проведения спектроскопических исследований в области длин волн 0.2-2 мкм // Вестник Мордовского университета. -2007. -№3. -С. 109-114.

28. Ю.К. Воронько, A.B. Малов, М.О. Марычев, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков, Е.В. Чупрунов. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных ионами ErJ . Материалы 11-ой международной конференции «Физика диэлектриков». Санкт-Петербург. 2008. -С. 25-27.

29. Ф.А. Болыциков, Ю.К. Воронько, Е.В. Жариков, Д.А. Лис, A.B. Попов, П.А. Рябочкина, К.А. Субботин. Кристаллы двойных молибдатов, активированных ионами Тш, как активные среды для лазеров двухмикронной области спектра// Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства применение : сб. тр. 7-й Всерос. молодеж. науч. шк., Саранск, 7—10 окт. 2008 г. - Саранск: Изд-во Мордов. Ун-та. -2008. -С. 119-120.

30. Ф.А. Болыциков, Ю.К. Воронько, Е.В.Жариков, Д.А. Лис, A.B. Попов, П.А. Рябочкина, К.А. Субботин. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов NaLaxGdyTnii_x_y(Mo04)2// VII Международная научная конференция «Лазерная физика оптические технологии», 17-19 июня 2008 г. [текст][сб. науч. тр. конф. в 3 томах]. - Минск: 2008. -Т. 3. -С. 363-367.

31. Ф.А. Болыциков, Ю.К. Воронько, Е.В. Жариков, Д.А. Лис, А.В. Попов, П.А. Рябочкина, К.А. Субботин. Спектроскопия кристаллов Na-содержащих молибдатов и вольфраматов La и Gd , активированных ионами Тт3+// Труды XIV Всероссийской конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 2008. -С. 62-66.

32. F.A. Bolscikov, E.V. Zharikov, N.G. Zakharov, D.A. Lis, K.A. Subbotin и др., Spectral and laser properties of NaLao^Gdo^WO^Tm and NaLao,46Gdo,46(Mo04)2:Tm crystals// Program and Abstracts Book of International Conference «Crystal Materials 2010», May 31-June 3, 2010. Kharkov, 2010. -P.59.

33. Yu.K. Voronko, A.V. Malov, A.V. Popov, M.O. Marychev, P.A. Ryabochkina, N.V. Somov, S.N. Ushakov, E.V. Chuprunov. Spectral properties and processes of interaction of Er in disordered laser crystals calcium niobium gallium garnet doped with ErJ+// Abstracts of XIX International School-Seminar «Spectroscopy of molecules and crystals», 20-27. сент. 2009. Beregovoe, 2009.-P.75-76.

34. П.А. Рябочкина. Интенсивности сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов в кристаллах со структурой граната// Материалы нано-, микро-и оптоэлектроники: физические свойства применение: Сб. тр. 7-й Всерос. научн. шк., Саранск, 7-10 окт. 2008. - Саранск: Изд-во Мордов. Унта. 2008. -С. 107-116.

35. Сомов Н.В., Чупрунов Е.В., Рябочкина П.А. О симметрийных особенностях кристаллов со структурой граната// Сборник тезисов РСЭН-2007, Москва, 12-17 ноября 2007 г. -С. 56.

36. Е.В. Аладышева, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков. Спектрально-люминесцентные свойства кристаллов скандийсодержащих аллюминиевых гранатов, активированных редкоземельными ионами // Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства применение: Сб. тр. 8-й Всерос. научн. шк., Саранск, 5-8 окт. 2009. -Саранск: Изд-во Мордов. ун-та. -2009. -С. 93.

37. П.А. Рябочкина, A.B. Малов, Е.В. Большакова, Е.В. Чупрунов, Н.В. Сомов, С.Н. Ушаков// Структурные и спектрально-люминесцентные свойства кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных ионами Er. Тезисы докладов НКРК-2010. Москва, ИК РАН. 2010.-Т.1. -С. 298.

38. Е.В. Большакова, А.В.Малов, П.А. Рябочкина, С.Н. Ушаков, В.В. Кочурихин. Спектроскопические свойства кристаллов со структурой граната, активированных ионами DyJ+// Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение: сб. тр. 10-й Всерос. конф. с элементами науч. шк. для молодежи, Саранск, 4-7 окт.2011. -Саранск. Изд. МГУ им. Н.П. Огарева. -2011. -С. 78.

39. П.А. Рябочкина, A.B. Малов, Е.В. Большакова, С.А. Антошкина, Н.В. Щучкина, С.Н. Ушаков. Сверхчувствительные переходы ионов (NdJ+, ErJ+, TmJ , Но , Dy ) в кристаллах со структурой граната// Оптика и спектроскопия конденсированных сред: материалы XVII Всероссийской конференции. Краснодар, 18-24 сентября 2011г. Краснодар. -2011. -С.244-245.

40. П.А. Рябочкина, A.B. Малов, Е.В. Большакова, С.А. Антошкина, Н.В. Щучкина, С.Н. Ушаков. Сверхчувствительные переходы редкоземельных

3+3+

ионов (Nd , Er ,Dy3+, Tm3+, Ho3+) в кристаллах со структурой граната// Когерентная оптика и оптическая спектроскопия: сборник лекционных заметок. - Казань: Казан. Ун-т, -2011. -С. 95-102.

41. F. Bolschikov, N. Zakharov, P. Ryabochkina at. al. Spectroscopic, Luminescent and Laser Properties of TmJ - doped Mixed NaLaGd Tungstates and Molibdates. CLEO/Europe-EQEC 2011. 22-26 May 2011. Munich. Germany, paper CA.P.25.

42. П.А. Рябочкина, С.А. Антошкина, Ф.А. Болыциков, С.Н. Ушаков, С.А. Климин, Д.А. Лис, К.А. Субботин, Е.В. Жариков. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства смешанных NaLaGd двойных вольфраматов и молибдатов, активированных РЗ-ионами (Nd3+, Tm3+). Когерентная оптика и оптическая спектроскопия. XVI Всероссийская

молодежная научная школа. Сборник статей. - Казань: Казан, ун-т, 2012 -Выпуск 16. -С. 14-24.

43. П. А. Рябочкина. Интенсивности сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов в оксидных лазерных материалах. Сб. тр. 11-й Всероссийской конференции с элементами молодежной научной школы. Саранск. Изд. МГУ им. Н.П. Огарева. 2012. -С. 68.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 365 страницах и состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка, включающего 216 наименований, и двух приложений.

Краткое содержание работы

Первая глава является обзорной.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цель и задачи исследования. Отмечена научная новизна и практическая значимость работы. Обоснована целесообразность выбора объектов и методов исследования, приводятся основные положения, выносимые на защиту, список научных публикаций по теме диссертации, указан личный вклад автора. Первая глава является обзорной.

1.1. В параграфе определена роль методов оптической спектроскопии при исследованиях диэлектрических кристаллов, активированных РЗ-ионами, используемых в качестве активных сред твердотельных лазеров. Рассмотрена природа оптического спектра РЗ-иона в лазерных кристаллах. Описаны основные модели, используемые при рассмотрении влияния кристаллического поля на примесный РЗ ион: модель точечных зарядов и модель распределенного заряда. Отмечаются их достоинства и недостатки. Описаны возможные механизмы снятия запрета для электрических дипольных внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в кристаллических матрицах. Даны определения основных спектроскопических характеристик РЗ ионов в кристаллах (интенсивности перехода, силы линии, силы осциллятора, вероятности перехода).

Отмечается о существовании внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов РЗ ионов, интенсивности (силы осцилляторов) которых наиболее чувствительны к особенностям кристаллической структуры, лигандного окружения, особенностям строения молекул. Данные переходы получили название сверхчувствительных. Сверхчувствительные переходы

удовлетворяют следующим правилам отбора: Д1<2, ДЬ<2. Для них матричный элемент и(2)^0 и его величина выше аналогичных значений для других переходов соответствующего РЗ иона.

1.2. В параграфе изложена физическая сущность механизмов проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ ионов, предложенных к настоящему времени на основе теоретических и экспериментальных исследований интенсивностей этих переходов в различных соединениях. К ним относятся: 1) механизм «неоднородного диэлектрика»; 2) объяснение на основе теории Джадда-Офельта; 3) вибронный механизм; 4) механизм, основанный на учете ковалентности.

В главе 2 дана характеристика объектов, методов исследования и методик определения спектроскопических характеристик редкоземельного иона в кристаллах.

В параграфе 2.1 охарактеризованы объекты исследования. К ним относятся:

1) Кристаллы со структурой граната, а именно: кристаллы УзАЬО^,, активированные ионами N(1 , Ег , Тт , Но , Бу3 , Рг ; 0с1з0а5012:1чМ, 0а30а5012:Ву, ^Са)3(0а2г)5012:Ш 0аз(8сА1)5012:Ш; (0аУ)з(8сА1)50,2:Ш, Саз(0е0а)5012:Кс1, кристаллы скандийсодержащих гранатов

Gd2.4Ero.5Sc1.gAl3.3O12, Gd2.4Ero.5Sc1.9Al3.2O12, Gd2.4Er0.5Sc2.0Al3.1O12; кристаллы

3+ з+

GdGa50l2:Nd, кристаллы Саз^Ьва^О^, активированные ионами

Ег , ,

л I "34- л I | _

Тт^ , Но , Бу , Рг ; Саз(Та0а)5012:№. В качестве «тестового» кристалла при выполнении сравнительного анализа спектроскопических характеристик был выбран кристалл УзА^О^ с сответствующими РЗ ионами. Этот выбор обусловлен тем, что в большинстве случаев при малой концентрации примесного РЗ иона активатора, в данных кристаллах симметрия локального окружения оптического центра РЗ иона активатора соответствет Эг- Кроме того, сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований, выполненных в одинаковых условиях, представляется наиболее корректным.

2) Кристаллы смешанных двойных вольфраматов и молибдатов со

3+ 3+

структурой шеелита, активированные РЗ ионами (N(1 , Тш ).

3) Кристаллы ортованадатов, в качестве представителя которых исследован кристалл УУ04:К(1.

С целью подтверждения предложенного в работе механизма проявления сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ ионов в исследованных оксидных лазерных кристаллах, в работе также исследованы спектроскопические характеристики кристаллов УАЮ:Ш, УАЮ:Тт, КОё(\\Ю4)2:Ш и лазерной керамики Ьи203:Тт.

В параграфе также описаны способы получения исследуемых кристаллов и определения их элементного состава. Приведены значения концентрации РЗ ионов активатора в соответствующих кристаллах.

В параграфе 2.2 описаны экспериментальные методики, используемые при решении задач настоящей работы.

2.3. Дана характеристика основных методов и приведены расчетные формулы, использованные в диссертационном исследовании, для определения спектроскопических характеристик РЗ-ионов в кристаллах. Приводится описание метода Джадда-Офельта, с использованием которого определены параметры интенсивности (£=2,4,6) РЗ ионов и выполнена оценка вероятностей излучательных внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ ионов в исследованных кристаллических соединениях. Определены условия применимости метода Джадда-Офельта. Отмечаются особенности применения данного метода при определении параметров интенсивности в анизотропных кристаллических средах и средах с разупорядоченной кристаллической структурой, активированных РЗ-ионами.

В главе 3 рассмотрены особенности структуры и представлены результаты исследования интенсивностей внутрицентровых

межмультиплетных переходов редкоземельных ионов (ТЧсГ , Ег , Dy , Тт , Но , РО

в оксидных лазерных кристаллах (гранатов, двойных вольфраматов (молибдатов), ортованадатов).

Параграф 3.1 посвящен исследованию спектроскопических характеристик (сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов, параметров интенсивности 0^2,4,6)) редкоземельных ионов М<13+, Ег3+, Бу3+, Тт3+, Но3+, Рг3+ и выявлению механизмов проявления сверхчувствительных переходов РЗ ионов в кристаллах со структурой граната.

3.1.1. На основании литературных данных, дана характеристика кристаллической структуры гранатов. Описаны типы структурных дефектов, которые могут возникать в кристаллах со структурой граната при введении в них примесных центров редкоземельных ионов. Отмечаются особенности структуры кристаллов кальций-ниобий-галлиевого (СазОЧЬОа^О^) и кальций-германий-галлиевого (Саз(0еСа)5012) гранатов. Указаны типы оптических центров ионов Еи3+ в кристаллах Саз(0е0а)5012:Еи и Саз(1ч!Ъ0а)5012:Еи, выявленные при исследовании этих кристаллов методом поляризованной люминесценции.

3.1.2 Представлены результаты эксперимента РСА, выполненного в настоящей работе, для кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированного ионами Но3+ и кристаллов кальций-ниобий-галлиевого

т-. 3+

граната с различной концентрацией ионов Ег .

3.1.3 Приводятся результаты исследования и сравнительного анализа спектроскопических характеристик (сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов, параметров интенсивности (£=2,4,6)) РЗ ионов (Ыс1 , Ег" , Бу , Тш , Но , Рг ) в различных кристаллах со структурой граната. В процессе сравнителного анализа спектроскопических характеристик было выявлено, что силы осцилляторов сверхчувствительных переходов соответствующих РЗ ионов и параметр интенсивности ^2 в кристаллах Са3(ЫЬСа)5012 и Са3(ТаСа)5012 значительно выше аналогичных значений для соответствующих РЗ ионов в кристаллах других гранатов.

3.1.4 Дается объяснение результатам исследования спектроскопических характеристик (сил осцилляторов внутрицентровых

межмультиплетных ^ переходов, параметров интенсивности Г^ 0=2 ,4 ,6)) РЗ-ионов (Кс13+, Ег3+, Ву3+, Тт3+, Но3+, Рг3+) в кристаллах со структурой граната. Обсуждается доминирующий механизм, обеспечивающий высокие значения сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в кристаллах Саз(№>0а)5012:Мс1 и Caз(TaGa)50l2:Nd с соответствующими РЗ ионами. Данный механизм обусловлен электростатическим взаимодействием лигандов и РЗ-ионов-активаторов, занимающих в данных гранатах кристаллографические позиции с точечной симметрией С2у, С2, С^

В параграфе 3.2 представлены результаты исследования спектроскопических характеристик в кристаллах с симметрией локального окружения оптических центров РЗ-ионов С2 и С3.

3.2.1 Представлены известные из литературных данных результаты исследования спектроскопических характеристик монокристаллов У20з, монокристаллов и лазерной керамики 8с20з с различными РЗ ионами активаторов, а также оригинальные результаты, полученные в настоящей работе, при исследовании спектроскопических характеристик лазерной керамики Ьи2Оз:Тт. Кристаллы У2Оз, 8с20з, Ьи2Оз имеют структуру биксбиита, для которой характерно наличие оптических центров РЗ-ионов с точечной симметрией С2. В ходе анализа литературных данных и в процессе собственных исследований выявлено, что для монокристаллов У2Оз с РЗ ионами, монокристаллов и керамики 8с20з, активированных РЗ ионами, керамики Ьи203:Тш характерны высокие значения сил осцилляторов соответствующих сверхчувствительных переходов РЗ ионов, а также параметра интенсивности П2. При этом параметры интенсивности для керамик 8с20з:Тт, Ьи2Оз:Тт имеют близкие значения по отношению к аналогичным значениям для соответствующих величин ионов Тт3+ в кристаллах Са3(№>0а)5012:Тт.

3.2.2 Представлены результаты исследований интенсивностей внутрицентровых межмультиплетных ^Г переходов ионов Ыс13+ и Тт^ в

кристаллах УА10з:Ш и УАЮ3:Тт, для которых точечная симметрия позиции РЗ-иона-активатора соответствует С3. Показано, что соответствующие значения сил осцилляторов сверхчувствительных переходов ионов Кс13+ и Тш3+ в этих кристаллах выше аналогичных величин в кристаллах УзА^О^Мс! и УзА^О^Тт, в которых группа точечной симметрии примесных оптических центров ионов и Тт3+ соответствует Б2.

В параграфе 3.3 представлены результаты исследования спектроскопических характеристик кристаллов двойных вольфраматов (молибдатов), активированных РЗ-ионами, с целью выявления механизмов сверхчувствительных переходов в этих кристаллах.

3.3.1 Рассмотрены особенности кристаллической структуры кристаллов двойных вольфраматов (молибдатов). Обсуждается наличие двух модификаций кристаллической структуры кристаллов двойных вольфраматов (молибдатов): структуры шеелита и моноклинной структуры.

Приведены результаты сравнительного анализа спектроскопических характеристик (сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов, параметров интенсивности РЗ-ионов) в кристаллах двойных вольфраматов (молибдатов) как со структурой шеелита, так и моноклинной структурой, из которых следует, что силы осцилляторов сверхчувствительных переходов РЗ ионов характеризуются высокими значениями, как в кристаллах двойных вольфраматов (молибдатах) со структурой шеелита, так и в соответствующих кристаллах с моноклинной структурой.

3.3.2 Представлены результаты исследований спектроскопических характеристик (сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов, параметров интенсивности РЗ-ионов) в кристаллах МаЬа^Оёо^О^Ш.

Анализ низкотемпературных спектров поглощения кристаллов КаЬао^Оёор^О^г^с! свидетельствует о том, что линии в этих спектрах, не удовлетворяют правилам отбора, для случая, если точечная симметрия

примесных ионов Ш3+ соответствует 84. На основании данного факта, а также результатов сравнительного анализа сил осцилляторов сверхчувствительных переходов РЗ ионов и параметров интенсивности (^2,4,6) в кристаллах двойных вольфраматов (молибдатов) со структурой шеелита с аналогичными характеристиками РЗ ионов в кристаллах двойных вольфраматов с моноклинной структурой, в которых точечная симметрия примесного центра РЗ-иона соответствует С2, сделано предположение о редукции точечной симметрии 84 позиции, в которой находится примесный центр РЗ-иона активатора в кристаллах двойных вольфраматов (молибдатов) со структурой шеелита и, соответственно, существовании в них оптических центров РЗ-ионов с симметрией локального окружения Сг, С1.

Причинами, приводящими к понижению точечной симметрии примесного РЗ-иона в кристаллах двойных вольфраматов (молибдатов), являются: наличие двух неэквивалентных кристаллографических позиций, которые могут быть заняты РЗ-ионом, а также случайный характер распределения катионов кристаллической решетки в окружении примесного РЗ-иона.

3.3.3. Представлены результаты исследования спектроскопических характеристик ионов Тт" в кристаллах смешанных двойных вольфраматов и молибдатов КаЬахОс11_х(\\Ю4)2, КаЬахСс11_х(Мо04)2, где (х=0-1), активированных ионами Тит1 , а также в кристаллах смешанных МаУолОёо^^С^^Тт двойных вольфраматов. Высокие значения сил осцилляторов сверхчувствительных переходов 3Нб—»3Н4, 3Нб—^4 ионов Тт^+, а также параметра интенсивности 0.2 в кристаллах смешанных двойных вольфраматов (молибдатов) со структурой шеелита, обусловлены наличием в них оптических центров с симметрией локального окружения С2, С].

3.3.4 Описана кристаллическая структура и приведены известные из научных источников спектроскопические характеристики кристаллов ортованадатов (УУ04, 0ёУ04), активированных РЗ ионами

(Ш3+, Ег3+, Тт3+,

л,

Но^ ). Приводятся результаты собственных исследований сил осцилляторов и

параметров интенсивности кристаллов УУО^ё. Предложен механизм, обеспечивающий высокие значения сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ ионов в кристаллах ортованадатов, основанный на динамическом взаимодействии электронов и ядер РЗ-ионов в этих кристаллах.

В параграфе 3.4 приводятся основные выводы к результатам исследований, представленным в главе 3.

В главе 4 обсуждаются механизмы проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов РЗ-ионов в оксидных лазерных кристаллах гранатов, двойных вольфраматов (молибдатов), ортованадатов.

4.1 Для кристаллов со структурой граната, двойных вольфраматов и молибдатов, активированных РЗ-ионами, обосновывается механизм проявления сверхчувствительных переходов РЗ-ионов, обусловленный электростатическим взаимодействием лигандов с РЗ-ионами-активаторов, занимающих позиции с определенной точечной группой симметрии.

При исследовании кристаллов со структурой граната, активированных различными РЗ-ионами, нами выявлено, что высокие значения сил осцилляторов сверхчувствительгных переходов РЗ-ионов в кристаллах кальций-ниобий-галлиевого граната и кальций-тантал-галлиевого граната по сравнению с аналогичными величинами в кристаллах иттрий-алюминиевого граната, обусловлены наличием в кристаллах Саз^Ьва^О^ с РЗ-ионами и Саз(ТаСа)5012:Кс1 оптических центров ионов активаторов с симметрией локального окружения С2у, С2, С].

Полученные в работе результаты свидетельствуют о том, что для оптических центров примесных РЗ-ионов с точечной симметрией, обеспечивающей наличие в разложении потенциала кристаллического поля члена А1рУ1рг(2.]), который может смешивать состояния ^ и ^"'пё

конфигураций при 1=1, Х=1+1=2, Ъ \ < 1 = 2, будут возникать переходы

между состояниями примесного РЗ иона с |л/| < 2. Наличие в разложении

потенциала кристаллического поля для точечной симметрии примесного оптического центра С5, Сь С2, С3, С4, С6, С2у, С3у, С4у и СбУ отличного от нуля параметра Л10 обеспечивает высокие значения параметра интенсивности П2 в

соединениях с РЗ-ионами. Для симметрии локального окружения Э2, характерной для иона, расположенного в неискаженной додекаэдрической позиции решетки граната, параметр кристаллического поля^10 равен 0. Это приводит к тому, что силы осцилляторов сверхчувствительных переходов РЗ-ионов и параметр интенсивности Г22 в кристаллах со структурой граната, в которых примесные центры ионов активаторов преимущественно имеют симметрию локального окружения Б2, характеризуются меньшими по величине значениями в ряду исследованных гранатов.

Таким образом, результаты исследования спектроскопических характеристик (сил осцилляторов сверхчувствительных переходов, параметров интенсивности) в изоструктурных кристаллах гранатов, полученные в настоящей работе, позволяют предложить способ выявления искажений в ближайшем кристаллическом окружении РЗ-иона в этих кристаллах, основанный на использовании РЗ-иона с характерным для него сверхчувствительным переходом РЗ иона в качестве спектроскопического зонда.

4.2 Представлены результаты исследования температурных зависимостей сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов ионов N<1 в кристаллах У3А15012:Кё, Саз(№>0а)5012:Кс1, СазОЧЬОа^О^Ег, ЫаЬао,50с1о,5^04)2:Мс1. Экспериментальные температурные зависимости сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов ионов ЫсТ5* в кристаллах УзА^О^^ё и МаЬао^Ос^^О^^с! находятся в хорошем соответствии с аналогичными расчетными зависимостями, полученными с учетом того, что изменение сил осцилляторов при уменьшении температуры обусловлено изменением

населенностей штарковских подуровней основного мультиплета 419/2 ионов N(1 в соответствии с законом распределения Больцмана.

Анализ температурных зависимостей сил осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных переходов ионов Ыс13+ в кристаллах УзА15С>12:Ш и ЫаЬао^Ос^^О^Ш, а также кристаллах Саз(№>0а)5012:Ш, Саз(МЬ0а)5012:Ег и МаЬао^Ос^^О^Ш свидетельствует о том, что электрон-фононное взаимодействие, рассматриваемое в рамках адиабатического приближения, не является доминирующим механизмом проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в данных кристаллах.

На примере результатов исследования спектроскопических характеристик кристаллов Саз(№>0а)5012:Мс1, Са3(Та0а)5012:Кс1, 0ёз0а5012:Кс1, 0ёз0а50]2:Ег приводятся качественные рассуждения о том, что причина, обусловленная ковалентностью связей, не является доминирующей причиной проявления сверхчувствительности внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов в кристаллах со структурой граната.

Обсуждается механизм, предложенный для объяснения высоких значений сверхчувствительных переходов РЗ-ионов в кристаллах

ортованадатов с РЗ-ионами, обусловленный динамическим взаимодействием электронов и ядер РЗ-ионов в этих кристаллах.

В параграфе 4.3 приводятся основные выводы к результатам исследований, представленных в главе 4.

В главе 5 представлены результаты исследования вероятностей излучательных переходов в кристаллах гранатов, вольфраматов и ортованадатов, активированных РЗ-ионами.

5.1 С использованием параметров интенсивности ^ (1=2,4,6)

4

определены вероятности излучательных переходов с уровня гу2 на уровни 4¥} ионов Ш3+ в кристаллах 0ё3Са5012:Ш, (вс!У)з(8сА1)50,2:Ш, 0аз(8сА1)50,2:Ш, Са3(Се0а)5012:Ш, Са3(КЬСа)5012:Ш, Саз(ТаОа)50,2:Ш.

Найденные из этих значений величины тг с уровня Бз/2 ионов ИсГ хорошо соответствуют аналогичным значениям техр, найденным из кривых затухания люминесценции с уровня 4Бз/2 ионов Кс13+.

Двумя независимыми способами: из люминесцентных измерений и с использованием метода Джадда-Офельта определены коэффициенты ветвления люминесценции для переходов с уровня 4Б3/2 на уровни ионов Ш3+ в кристаллах Саз(№>0а)5012:Ш, Са3(Та0а)50,2:Ш, (всГОз^сАОзО^Ш. Полученные различными методами соответствующие значения коэффициентов ветвления люминесценции хорошо согласуются друг с другом. Показано, что коэффициент ветвления люминесценции с уровня 4Рз/2 на уровень 419/2 ионов И(13+ в кристаллах галлиевых гранатов выше аналогичного значения в кристаллах алюминиевых гранатов. Коэффициенты ветвления люминесценции для переходов с уровня 4Р3/2 на уровни 41ц/2 и 4113/2 ионов Ы(13+ выше в кристаллах алюминиевых гранатов по сравнению с кристаллами галлиевых гранатов.

5.2 Определены вероятности ряда излучательных переходов РЗ-ионов (Тч[сГ+, Ег"+, Оу3+, Тш3+, Но3+) в кристаллах со структурой граната. В процессе анализа вероятностей излучательных сверхчувствительных М переходов РЗ-ионов в кристаллах со структурой граната показано, что их значения в кристаллах Са3(МЬ0а)5012 значительно выше аналогичных величин в кристаллах других гранатов с соответствующими РЗ-ионами.

Установлено, что значение радиационного время жизни верхнего лазерного уровня ионов Тт в кристаллах, в которых присутствуют оптические центры ионов активаторов с симметрией локального окружения С2 (У203Тт, ЭсгОзТт, Ьи2Оз:Тт, Са3(ЫЬ0а)5012:Тт), ниже аналогичной величины в кристаллах УзА^О^'.Тт, что обусловлено высоким значением вероятности сверхчувствительного перехода 3Р4—>3Нб ионов Тт3+.

5.3 Представлены значения вероятностей излучательных переходов кристаллов концентрационных рядов ЫаЬахСё1_х(\\Ю4)2, КаЬахСс11.х(Мо04)2 (х=0,1), активированных ионами Тт"1 . Полученные по методу Джадда-

3 з+

Офельта, значения тг с уровня ионов Тш хорошо соответствуют значению техр, полученному для соответствующих кристаллов из кинетик затухания люминесценции. Используя значения вероятностей излучательного перехода с уровня 3Н4 ионов Тт3+ и значения времени жизни данного уровня для кристаллов концентрационных рядов КаЬахОс11.х(\\Ю4)2, МаЬахСс11.х(Мо04)2 (х=0,1), активированных ионами Тш3+, определены значения квантового выхода люминесценции с уровня 3Н4 ионов Тт3+.

В параграфе 5.4 приводятся основные результаты исследований, представленных в главе 5.

Глава 6 посвящена исследованию лазерных характеристик кристаллов со структурой граната, а также характеристик твердотельных лазеров с диодной накачкой на основе кристаллов КаЬаОс1(\\Ю4)2:Тт и МаЬаСс1(Мо04)2:Тт.

6.1 С использованием формулы Фухтбауэра-Ладенбурга определены спектральные зависимости сечений люминесценции вынужденных переходов

4Т 4Т т- 3+ Зт- Зтт -г" 3+ 5Т 5Т тт 3+

115/2—113/2 ИОНОВ Ег , Г4—> Нб ионов Тт , 17—> ионов Но в кристаллах

Са3(МЬСа)50 12:Ег, Саз(ТЧЬСа)5012:Тш, Саз(МЬСа)5012:Но, соответственно. С

использованием полученных зависимостей и спектральных зависимостей

сечений поглощения соответствующих переходов, получены спектральные

4Т 4Т

зависимости сечении усиления для лазерных переходов 113/2—115/2 ионов

31 з з 5 5 з |

Ег , р4—> Нб ионов Тит* , 17—» ионов Но в кристаллах Саз^Ьва^О^Ег, Саз(ТЧЬ0а)50 12:Тш, Саз(МЬОа)50)2:Но из которых определены области возможной перестройки длины волны твердотельных лазеров на основе этих кристаллов.

6.2 Получены спектральные зависимости сечения усиления лазерного перехода Б4—»"Нб ионов Тт для кристаллов концентрационного ряда КаЬах0ё1.х(Ш04)2 и КаЕахСс11.х(Мо04)2 (х=0-1), активированных ионами Тт" , и определены области возможной перестройки длины волны твердотельных лазеров на их основе.

6.3 Описаны результаты генерационного эксперимента по созданию двухмикронных перестраиваемых твердотельных лазеров с лазерной диодной накачкой на кристаллах МаЬао,4бОс1о,4б^04)2:Тт (Схт=2,6 ат. %) и КаЬао.з10ао.б2(Мо04)2:Тш (СТт=4,8 ат. %).

Представлены оптические схемы лазеров на основе кристаллов МаЬа0;4бСё0)4б(1^О4)2:Тт (СТт=2,6 ат. %) и КаЬао,з10<1о5б2(Мо04)2:Тт (Стт~4,8 ат. %) в условиях полупроводниковой лазерной накачки.

На кристаллах ЫаЬао)4бОс1о,4б(^^04)2:Тт (Сут—2,6 ат. %) получено лазерное излучение п- и а-поляризаций на длинах волн 1908 нм и 1918 нм при дифференциальной эффективности 34 % и 30 % соответственно. Для данных кристаллов реализована перестраиваемая лазерная генерация в спектральном диапазоне 1860-1940 нм.

На кристаллах КаЬао,з10^,бг(Мо04)2:Тт (Стт=4,8 ат. %) получено лазерное излучение л> и а-поляризаций на длинах волн 1910 нм и 1918 нм при дифференциальной эффективности 27 % и 23 % соответственно. Достигнута перестройка длины волны генерации в диапазоне 1870-1950 нм ДА, = 58 нм для я и 46 нм для а-поляризаций соответственно.

Обсуждается влияние высоких значений сил осцилляторов сверхчувствительных внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов РЗ- ионов на характеристики твердотельных лазеров.

Заканчивается диссертационная работа заключением, в котором сформулированы основные результаты диссертационной работы и списком цитируемой литературы.

Приложения 1,2 содержат таблицы со значениями вероятностей ряда излучательных внутрицентровых межмультиплетных переходов РЗ-ионов для кристаллов гранатов и концентрационных рядов кристаллов смешанных ЫаЬаОс! двойных вольфраматов и молибдатов, активированных ионами Тш^.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Рябочкина, Полина Анатольевна

4. Результаты исследования низкотемпературных спектров поглощения и температурных зависимостей сил осцилляторов ионов Мс!3+ в кристаллах КаЬа0.50с1о;5^04)2:Кс1 свидетельствуют о том, что взаимодействие с фононами решетки, рассматриваемое в рамках адиабатического приближения, не является доминирующим механизмом разрешения внутрицентровых межмультиплетных ^ переходов РЗ-иона в данных кристаллах. Установлена причина проявления сверхчувствительных переходов РЗ-ионов в кристаллах двойных вольфраматов (молибдатов) с шеелитовой структурой, обусловленная редукцией точечной симметрии 84, характерной для позиции РЗ-иона в кристаллической структуре шеелита.

5. Исследованы силы осцилляторов внутрицентровых межмультиплетных М переходов ионов N(1 в кристаллах УУС^Ыё. Предложен механизм, объясняющий высокие значения силы осциллятора сверхчувствительного перехода ионов Кс13+ в этих кристаллах наличием в них низкосимметричных примесных центров Кс13+, возникающих за счет динамического взаимодействием электронов и ядер этих ионов.

6. Проведены исследования спектрально-люминесцентных свойств кристаллов кальций-ниобий-галлиевого граната, активированных ионами Ег3т, Но3+, с целью оценки их потенциальной возможности для создания твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой в ближнем ИК-диапазоне спектра. Из спектральных зависимостей сечений усиления определены области возможной перестройки частоты лазерной генерации твердотельных лазеров на кристаллах Саз^Ьва^О^Ег, Саз^Ьва^О^Тт, Са3(КЬСа)5012:Но, соответственно.

7. Комплексное исследование спектрально-люминесцентных свойств кристаллов смешанных двойных вольфраматов с шеелитовой структурой КаЬао,4бОс1о,4б^04)2:Тт и ЫаЬао^Оёо.б^МоС^^Тт позволили создать на их основе двухмикронные твердотельные перестраиваемые по частоте лазеры с полупроводниковой лазерной накачкой. На примере исследования генерационных характеристик лазеров на этих кристаллах показано, что высокие значения сил осцилляторов лазерных сверхчувствительных переходов РЗ-ионов, а также переходов РЗ-ионов, на которые осуществляется накачка, существенно снижают требования лазеров к яркости источника накачки и потерям на длине волны генерации.

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить руководство Мордовского государственного университета и лично ректора С.М. Вдовина за возможность создания материальной базы лаборатории оптической спектроскопии лазерных материалов, в которой выполнена значительная часть исследований, результаты которых представлены в настоящей работе. Благодарю коллектив Института физики и химии и лично директора института К.Н. Нищева за содействие и поддержку в выполнении настоящей работы.

Выражаю искреннюю благодарность директору НЦ JIMT Института общей физики им. A.M. Прохорова академику РАН В.В. Осико за всестороннюю поддержку при выполнении работы и плодотворное обсуждение результатов научных исследований. Благодарю д.ф.-м.н. Ю.К. Воронько, к.ф.-м.н. A.A. Соболя, к.ф.-м.н. A.M. Онищенко за полезные дискуссии при обсуждении результатов работы. Выражаю искреннюю благодарность к.ф.-м.н. Ушакову С.Н. за помощь в проведении экспериментов, полезные и плодотворные обсуждения экспериментальных результатов.

Также выражаю искреннюю благодарность д.т.н. Е.В. Жарикову, д.т.н.

М.И. Тимошечкину], д.т.н. В.В. Кочурихину, H.A. Еськову, |А.А. Кирюхину|, к.т.н. К.А. Субботину, Д.А. Лису, к.ф.-м.н. A.B. Шестакову, А.Н. Титову, В.Н.Матросову, д.ф.-м.н. М.Н. Поповой, к.ф.-м.н. О.Л. Антипову, которые предоставили кристаллы и лазерную керамику для проведения исследований.

Искренне благодарю к.ф.-м.н. Климина С.А. за проведение низкотемпературных измерений спектров поглощения кристаллов NaLao 5Gdo,5(W04)2:Tm.

Выражаю благодарность ректору ННГУ им. Н.И. Лобачевского д. ф.-м. н. Е.В. Чупрунову, к.ф.-м.н. Н.В. Сомову за проведение экспериментов РСА и помощь в обсуждении его результатов, к.ф.м.н. М.О. Марычева за предоставленную возможность работы и помощь при проведении экспериментов в лаборатории оптической спектроскопии НОЦ ФТНС ННГУ им. Н.И. Лобачевского.

Также благодарю C.B. Лаврищева, В.Г. Сенина, В.П. Мишкина, Л.Н. Исхакову за проведение экспериментов по определению элементного количественного состава кристаллов. Выражаю благодарность к.ф.-м.н. в.н. с. ИОФ РАН Воронову В.В. и д.ф.-м.н., с.н.с. НИФТИ при ННГУ им. Н.И. Лобачевского Трушину В.Н. за проведение экспериментов по ориентации кристаллов двойных вольфраматов (молибдатов), активированных РЗ ионами. Выражаю благодарность к.ф.м.н. Н.Г. Захарову за помощь при проведении генерационных экспериментов на кристаллах смешанных двойных вольфраматов и молибдатов, активированных ионами Тт3+.

Благодарю сотрудников оптического участка ИОФ РАН E.H. Беляева и Е.А. Моисееву, инженера кафедры общей физики А.Н. Пыненкова за изготовление образцов для спектроскопических исследований, Н.К. Чакрыгина за изготовление активных лазерных элементов из кристаллов смешанных NaLaGd вольфраматов (молибдатов), активированных ионами Тш3+.

Выражаю искреннюю благодарность бывшим и нынешним аспирантам и студентам Малову A.B., Болыцикову Ф.А., Большаковой Е.В., Беловой И.А., Алешкиной С.С., Ляпину A.A., Антошкиной С.А., Щучкиной Н.В., Чабушкину А.Н. за участие в проведении экспериментов, обработку экспериментальных данных и оформление работы.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Рябочкина, Полина Анатольевна, 2012 год

Список цитированной литературы

1 Каминский A.A. Лазерные кристаллы. - М.: Наука. 1975.

2. Judd B.R. Optical Absorption Intensities of Rare-Earth Ions // Phys. Rev. -1962. - Vol. 127, № 3. - P. 750-761.

3. Henrie D.E., Choppin G.R. Environmental Effects onf-f Transitions. II. "Hypersensitivity" in Some Complexes of Trivalent Neodymium // The Journal of Chem. Phys. - 1968. - Vol. 49, № 2. - P. 477-488.

4. Peacock R.D. Spectral Intensities of the Trivalent Lanthanides Part II, An Assessment of the Vibronic Contribution // J. Chem. Soc. - 1972. - Vol. 68, № 1. - P. 169-173.

5. Judd B.R. Hypersensitive Transitions in /-Electron System // Lanthanide and actinidy chemistry and spectroscopy. - 1980. - № 7. - P. 267-274.

6. Krupke W. Optical absorption and fluorescence intensities in several rare-earth doped Y203 and LaF3 single crystals // Phys. Rev. - 1966. - Vol. 145, № 1. - P. 325.

7. Judd B.R. Hyperintensive transitions of rare earth ions // J. Chem Phys. -1966. - Vol. 44. - P. 839.

8. Mason S.F., Peacock R.D., Stewart B. Ligand Polarisability Contributions to the Hypersensitive Transitions of the Trivalent Lanthanides // Mol. Phys. -1975. - Vol. 30. - P. 1829.

9. Peacock R.D. The Intensities of Lanthanide f-f Transitions // Structure and Bonding. - 1975. - Vol. 22. - P. 83-122.

10. Jorgensen C.K., Judd B.R. Hypersensitive psevdoquadrupole transitions in lanthanides // Mol. Phys. - 1964. - Vol. 8. - P. 281.

11. Казанская H.A. // Оптика и спектроскопия. - 1970. - T. 29. - С. 1100.

12. Hussain H.A., Ansari A.A., Iftikhar K. Optical absorption and NMR spectroscopic studies on paramagnetic trivalent lanthanide complexes with 2,2-bipyridine. The solvent effect on 4f-4f hypersensitive transitions // Spectrochimica Acta Part A. - 2004. - Vol. 60. - P. 873-884.

13. Solvent effect on optical properties of hydrated lanthanide tris-acetylacetone / A.A. Ansari, N. Singh, A.F. Khan et al. // J. of Luminescence. - 2007. -Vol. 127. -P. 446-452.

14. Ansari A.A., Ilmi R., Iftikhar K. Hypersensitivity in the 4f-4f absorption spectra of tris (acetylacetonato) neodymium(III) complexes with imidazole and pyrazole in non-aqueous solutions. Effect of environment on hypersensitive transitions // J. of Lumin. - 2012. - Vol. 132, №1. - P. 51-60.

15. Spectral and luminescence properties of Cr and Nd ions in gallium garnet crystals / Denisov A.L., Ostroumov V.G., Saidov Z.S., Smirnov V.A., Shcherbakov I.A. et al. // J. Opt. Soc. Amer. B: Opt. Phys. 1986. - Vol. 3, № 1. - P. 95.

16. Spetctroscopic, optical and thermomechanical properties of neodymium-and chromium-doped gadolinium scandium gallium garnet / W.F. Krupke, M.D. Shinn, J.E. Marion et al. // J. Opt. Soc. Amer. B. - 1986. - Vol. 3, № 1. - P. 102-104.

17. Денисов А.П., Жариков E.B., Заварцев Ю.Д. и др. // Известия РАН. Серия физическая. - 1991. - Т. 55. - С. 239.

18. Непрерывная серия твердых растворов со структурой граната в системе Ca0-Nb205-Ga203-Ge02 / Еськов Н.А., Фаерман М.Д., Сурова Н.А. и др. //Укр. хим. журн. - 1985. - Т. 51, № 5. - С. 457.

19. Кристаллическая структура и спектрально-люминесцентные свойства катион-дефицитного граната Ca3(NbGa)2Ga30i2-Nd / Каминский А.А., Белоконева Е.Л., Буташин А.В. и др. //Изв. АН СССР. Неорг. матер. -1978. - Т. 14, № 12. - С. 2254-2255.

20. Спектроскопические и генерационные свойства кальций-ниобий-

л I

галлиевого граната с Сг и Nd / Воронько Ю.К., Гессен С.Б., Еськов Н.А. и др. //Квант, электрон. - 1988. - Т. 15, № 2. - С. 312-317.

21. Growth and characterization of calcium niobium gallium garnet (CNGG) single crystals for laser applications / K. Shimamura, M. Timoshechkin, T. Sasaki et al. // J. Cryst. Growth. - 1993. - Vol. 128, №1-4, part 2. - P. 1021.

22. Numerical and experimental studies on crack formation in ЬГЫЬОз single crystal / T. Tsukada, K. Kakinoki, M. Hozawa et al. // J. Cryst. Growth. -1997. - Vol. 171, № 3-4. - P. 463.

23. Structure analysis of a CaNbGa garnet / Ya. Ono, K. Shimamura, Yu. Morii et al. // Physika В. - 1995. - Vol. 213-214. - P. 420-430.

24. Gheorghe L., Petrache M., Lupei V. Preparation, growth, and

3+

characterisation of Nd -doped calcium lithium niobium gallium garnet (Nd3+ : CLNGG) single crystals // J. Cryst. Growth. - 2000. - Vol. 220, № l-2. - P. 121-125.

3+ •

25. The nature of nonequivalent Nd centers in CNGG and CLNGG / A. Lupei, V. Lupei, L. Rogobete et al. // Optical materials. - 2001. - Vol. 16. - P. 403.

3+

26. Spectroscopic Properties of Er Ions Doped in a Ca3(Nb2-x-zGaz)Ga30i2 Disordered Crystal / E.S. Kim, K.H. Jang, L. Shi et al. // J. of Korean Phys. Soc. - 2008. - Vol. 53, № 2. - P. 455-461.

27. Polosan S., Shimamura K., Tsuboi T. Photoluminescence processes in Er3+-doped Calcium Niobium Gallium Garnet (CNGG) crystals // J. of optoelectronics and advanced materials. - 2008. - Vol. 10, №3. - P. 528-533.

28. Comparison of 885 nm pumping and 808 nm pumping in Nd:CNGG laser operating at 1061 nm and 935 nm / Yu. Shi, Q. Li, D. Zhang et al. Optics Communications. - 2010. - Vol. 283, № 14. - P. 2888-2891.

29. Judd-Ofelt analysis of Nd3+ in CLNGG single crystals / G. Gheorghe, A. Lupei, V. Lupei, L. Gheorghe, S Hau. // J. of optoelectronics and advanced materials. - 2010. Vol. 12, № 4. - P. 818-820.

30. Diode-pumped passively mode-locked Nd:CTGG disordered crystal laser / G.Q. Xie, D.Y. Tang, W.D. Tan et al. // Appl. Physics B. - 2009. - Vol. 95, №4.

31. Tri-wavelength laser with Nd:CLTGG crystal / B. Zhang, S. Guo, J. He et al. // Appl. Physics B. - 2011. - Vol. 105, № 4. - P. 807-811.

32. Синтез и спектроскопия кристаллов натрий-гадолиниевого вольфрамата NaGd(W04)2, активированного ионами Тт / Ю.К.

Л I

42. Measurement and crystal-field analysis of Er energy levels in crystals of NaBi(Mo04)2 and NaBi(W04)2 with local disorder / M. Rico, V. Volkov, C. Cascales, C. Zaldo // Chem. Phys. - 2002. - Vol. 279. - P. 73-86.

43. The optical spectroscopy of lanthanides R3+ in ABi(X04)2 (A=Li, Na; x=Mo, W) and LiYb(Mo04)2 multifunctional single crystals: Relationship with the structural local disorder / C. Cascales, A. Mendez Bias, M. Rico et al. // Opt. Mater. - 2005. - Vol. 27, № 11. - P. 1672-1680.

44. Optical emission properties of NdJ in NaBi(W04)2 single crystal / A. Mendez-Blas, M. Rico, V. Volkov et al. // Mol. Phys. - 2003. - Vol. 101, №7. - P. 941-949.

45. Properties of Nd3+ doped and undoped tetragonal PbW04, NaY(W04)2, CaW04 and undoped monoclinic ZnW04 and CdW04 as laser-active and stimulated R.aman scattering-active crystals / A.A. Kaminskii, H.J Eichler, K. Ueda et al. // Appl. opt. - 1999. - Vol. 38, № 21. - P. 4533.

46. Raman scattering and Nd Laser Operation in NaLu(W04)2 / A. Carcia-Cortes, C. Cascales, A. Andres et al. // IEEE J. of Quant. Electron. - 2007. -Vol. 43, №2.-P. 157-167.

47. Growth and 10 К spectroscopy of Nd3+ in NdBi(W04)2 single crystal / A. Mendez-Blas, V. Volkov, C. Cascales, C. Zaldo // J. of Alloys and Compounds. - 2001. - Vol. 323-324. - P. 315-320.

48. A.M. Загуменный, В.Г. Остроумов, И.А. Щербаков и др. / Квант, электрон. - 1995. - Т. 22. - С. 1071.

49. Лазер на кристалле GdV04:Nd3+ с волоконным вводом диодной накачки / О.А. Власенко, Ю.Д. Заварцев, А.И. Загуменный и др. // Квант, электрон. - 1995. - Т. 22, № 8. - С.788-790.

50. GdV04:TmJ+ - новая эффективная среда для двухмикронных лазеров с диодной накачкой / В.А. Михайлов, Ю.Д. Заварцев, А.И. Загуменный и др. // Квант, электрон. - 1997. - Т. 24, № 1. - С. 15-16.

51. Микрочип-лазер на основе кристалла GdV04:Nd / В.И. Власов, Ю.Д. Заварцев, А.И. Загуменный и др. // Квант, электрон. -1999. - Т. 27, № 4. - С. 19-20.

52. Spectroscopic characterisation and laser perfomence of diode-laser -pumped Nd: GdV04 / T. Jensen, V.G. Ostroumov, J.P. Meyn et al. // Appl. Phys. B. -1994. - Vol. 67, № 5. - P. 373-379.

• 3+ ♦

53. Interpretive crystal-field parameters: Application to Nd in GdV04 and YV04 / F.G. Anderson, P.L. Summers, H. Weidner et al. // Phys. Rev. B. -1994. - Vol. 50, № 20. - P. 14802-14808.

54. Highly efficient 1063 nm continuos-wave laser emission in Nd:GdV04 solid state laser at 1,06 [im / V. Lupei, N. Pavel, Y. Sato, T. Taira // Opt. Lett. -2003. - Vol. 28, № 23. - P. 2366-2368.

55. Sato Y., Taira T. Spectroscopic properties of neodymium-doped yttrium orthovanadate single crystals with high-resolution measurements // Jpn. J. Appl. Phys. - 2002. - Vol. 41. - P. 5999-6002.

56. Kabro P. Optical spectroscopy, crystal field analysis, upconversion and energy transfer studies of ErJ+ doped yttrium vanadate single crystals: A Thesis in The Department of Chemistry and Biochemistry. - Montreal, Quebes, Canada. 1997. - 241 p.

57. Sato Y., Taira T. Comparative study on the spectroscopic properties of Nd:GdV04 and Nd:YV04 with hybrid process // IEEE J. of selected topics in Quant. Electron. - 2005. - Vol. 5, №3. - P. 613-620.

58. Optical parameters and energy levels splitting of Ho3+ in HoJ+:GdV04 / C. Wang, X. Chen, Ch. Zhang et al. // Chinese Physics B. - 2008. - Vol. 17, № 12. - P. 4656.

59. Микрочиповые лазеры / A.O. Матковский, И.М. Сыворотка, С.Б. Убизский и др. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2002. - №3.

60. Свиридов Д.Т., Смирнов Ю.Ф. Теория оптических спектров ионов переходных металлов. - М.: Наука. 1977. - 328 с.

61. Гайдук М.И., Золин В.Ф., Гайгерова JI.C. Спектры люминесценции европия. - М.: Наука. 1974. - 194 с.

62. Знаменский Н.В., Малкжин Ю.В. Спектры и динамика оптических переходов редкоземельных ионов в кристаллах. - М.: Физматлит. 2008. -192 с.

63. Кулагин H.A., Свиридов Д.Т. Введение в физику активированных кристаллов. - X.: Изд-во Выща школа при Харьк. университете. 1990. -324 с.

64. Жмурин П.Н., Малкжин Ю.В. Спектроскопия редкоземельных ионов в объемных и наноразмерных кристаллах. - Харьков, 2007. - 338 с.

65. Балькхаузен К. Введение в теорию поля лигандов. - М.: Мир. 1964. -360 с.

66. Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений. Д.: Химия. 1976. - 352 с.

67. Кулагин H.A., Свиридов Д.Т. Методы расчета электронных структур свободных и примесных ионов. М.: Наука. 1986. - 279 с.

68. Стоунхем A.M. Теория дефектов в твердых телах: Пер. с англ. Т. 1-2. М.: Мир. 1978. - 936 с.

69. Пекар И. О влиянии деформации решеток электронами на оптические и электрические свойства кристаллов // УФН. - 1953. - Т. 50, № 2. - С. 157-252.

70. Осадько И.С. Исследование электронно-колебательного взаимодействия по структурным оптическим спектрам примесных центров // УФН. - 1979. - Т. 128, № 1. - С. 31-67.

71. Wong E.Y., Stafsudd О.М., Johnston D.R. Absorption and Fluorescence

Spectra of Several Praseodymium-Doped Crystals and the Change of

Covalence in the Chemical Bonds of the Praseodymium Ion // J. Chem. Phys. - 1963. - Vol. 39, № 3. - P. 786.

72. Свиридов Д.Т., Свиридова Р.К., Смирнов Ю.Ф. Оптические спектры ионов переходных металлов в кристаллах. М.:Наука, 1976. - 276 с.

73. Van Vleck J.H. The Puzzle of Rare-earth Spectra in Solids // J. Phys. Chem.

- 1937. - Vol. 41, № 1. - P. 67-80.

74. Judd B.R. Optical Absorption Intensities of Rare-Earth Ions // Phys. Rev. -

1961. - Vol. 127, № 3. - P. 750-761.

75. Ofelt G.S. Intensities of crystal spectra of rare-earth ions // J. Chem. Phys. -

1962. - Vol. 37, №3. - P. 51.

76. Carnall W.T. The near-infared transitions of the trivalent lanthanides in solution. II. Tb+3, Dy+3, Но+3, Ег+3, Tm+3, and Yb+3 // J. Phys. Chem. - 1963.

- Vol. 67, № 6. - P. 1206.

77. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов / Каминский А.А., Аминов Л.К., Ермолаев B.JI. и др.: - М.: Наука. 1986. - 272 с.

78. Nieuwpart W.C., Blasse G. Linear crystal-field terms and the 5D0 -7P0 transition of the Eu3+ ion // Solid. State Commun. - 1966. - Vol. 4, № 5. -P. 227.

79. Kiss E.J., Weakliem H.A. Stark Effect of 4/States and Linear Crystal Field in BaCIF: Sm2+ // Phys. Rev. Letters. - 1965. - Vol. 15, № 10. - P. 457.

80. Henrie D.E., Choppen G.R. Environmental Effects on f-f Transitions. II. "Hypersensitivity" in Some Complexes of Trivalent Neodymium // J. of Chem. Phys. - 1968. - Vol. 49, №2. - P. 477.

81. Jarosevich E. Smithsonian Microbeam Standards // J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol. - 2002. - Vol. 107. - P. 681-685.

82. Jarosevich E., Boatner L. Rare-earth element reference samples for electron microprobe analysis // Geostand. Newslett. - 1991. - Vol. 15. - P. 307-309.

83. Справочник по лазерам. - Т. 1. - M.: Советское радио. 1978.

84. Evaluation of Absorption and Emission Properties of Yb3+ Doped Laser Crystals for Laser Applications / DeLoach L.D., Payne S.A., Chase L.L. et al. // IEEE J. of Quant, electron. - 1993. - Vol. 29, № 4. P. 1179-1193.

85. Spectroscopic and laser properties of BeLaAlnOi9 single crystals doped with Cr3+, Ti3+, and Nd3+ ions / E.V. Pestryakov, V.V. Petrov, V.I. Trunov et al. // Proceedings of SPIE. - 2001. - Vol. 4350. - P. 68-74.

86. Spectroscopic Properties and Laser Performances of Yb3+:Y2Si05, a New Infrared Laser Material / Gaume R., Haumesser P.H., Viana B. et al. // ASSL. - 2000. - Vol.34. - P. 171-173.

87. Yb" -Er -codoped LaLiP40

12 glass: a new eye-safe laser at 1535 nm / A.F. Obaton, C. Parent, G. Flem et al. // J. of Alloys and Compounds. - 2000. -Vol. 300-301. -P.123-130.

88. Farrugia L.J. WinGX suite for small-molecule single-crystal crystallography // J. Appl. Cryst. - 1999. - Vol. 32. - P. 837-838.

89. Scyeldrick G.M. SHELX97. Programs for Crystal Structure Analisis (Release 97-2). University of Gottigen, Germany. - 1997.

90. Busing W.R., Levy H.A. High-speed computation of the absorption correction for single-crystal diffraction measurements // Acta Cryst. - 1957. -Vol. 10, №3. - P. 180-182.

91. Coppens P., Leiserowitz L., Rabinovich D. Calculation of absorption corrections for camera and diffractometer data // Acta Cryst. - 1965. - P. 1035-1038.

92. Ельяшевич M.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. - M.: Физматгиз. 1962. - 892 с.

93. Carnall W. Т., Fields P. R., Wybourne В. G. Spectral Intensities of the Trivalent Lanthanides and Actinides in Solution I Pr. Nd. Tm and Yb // J. Chem. Phys. - 1965. - Vol. 42, № 11. - P. 3797-3806.

94. Calcium niobium gallium and calcium lithium niobium gallium garnets doped with rare earth ions - effective laser media / Yu.K. Voronko, A.A. Sobol, A.Ya Karasik et al. // Opt. mater. - 2002. - Vol. 20, № 20. - P. 197209.

95. Рост, оптические и спектроскопические свойства кристаллов разупорядоченных шеелитоподобных молибдатов NaLaxGdi.x(Mo04)2 (х

= 0-1), активированных ионами Tm3+ / Ф.А. Болыциков, Е.В. Жариков, Д.А. Лис и др. // Оптика и спектроскопия. - 2010. - Т. 108, № 5. - С. 786795.

96. Euler B.F., Bruce J.A. Oxygen coordinates of compounds with garnet structure // Acta cryst. - 1965. - Vol. 19, № 53. - P. 971-978.

97. Geller S., Espinosa G.P., Crandall P.V. Thermal expansion of yttrium and gadolinium iron, gallium and aluminum garnets // J. Appl. Cryst. - 1969. -№ 2. - P. 86-88.

98. Novak G.A., Gibbs G.V. The crystal chemistry of the silicate garnets // American Mineralogist. - 1971. - Vol. 56. - P. 791-825.

99. Г.М. Кузьмичева. Структурная обусловленность свойств. Часть III. Кристаллохимия лазерных кристаллов. - М.: МИТХТ. 2004. - 80 с.

100. Состав-дефектность-свойство твердых фаз. Метод кластерных компонентов / А.Н. Мень, М.В. Богданович, Ю.П. Воробьев и др.: М.: Наука. - 1977. - С. 88-98.

101. Кузьмичева Г.М., Мухин Б.В., Жариков Е.В. Кристаллохимический анализ структурных особенностей гранатов // Перспективные материалы. - 1997. - №3. - С. 88-98.

102. Geller S. J. Appl. Phys. - Vol. 31. 1960. - P. 308.

103. Importance of Intrasublattice Magnetic Interactions and of Substitutional Ion Type in the Behavior of Substituted Yttrium Iron Garnets / S. Geller, H.J. Williams, G.P. Espinosa, R.C. Sherwood // Bell System. Tech. J. - 1964. -Vol. 43, N° 2. - P. 565.

104. Yoder H.S., Keith M.L. Complete substitution of aluminum for silicon: The system 3Mn0-Al203-3Si02-3Y203-5Al203 // Amer. Mineralogist. - 1951. -Vol. 36, № 7-8. - P. 519.

105. Сокульская H.H. Синтез и исследование гранатов РЗЭ и алюминия для светоизлучающих диодов: Дис. канд. хим. наук. - Ставрополь. " 2004. -141 с.

106. Оптически плотные активные среды. // Труды ИОФАН. - 1990. - Т. 26. -160 с.

107. Прецизионное рентгеноструктурное исследование гадолиний-скандий-галлиевого граната / И.В.Волошина, В.Г. Цирельсон, Е.В. Жариков и др. // Препр. ИОФАН - 1987. - №59. - 30 с.

108. Кристаллохимический анализ редкоземельных галлиевых гранатов / В.А. Ефремов, Е.В. Жариков, С.П. Калитин и др. // Препр. ИОФАН. -1987. - №59. - 30 с.

109. Fratello V.J., Brandle C.D., Valentino A.J. Growth of congruently melting melting gadolinium scandium gallium garnet // J. Cryst. Growth. - 1987. -Vol. 80, №1. - P. 26-32.

110. Воронько Ю.К., Соболь A.A. Спектроскопия активаторных центров редкоземельных ионов в лазерных кристаллах со структурой граната // Тр. ФИАН. - 1977. - Т. 98 - С.41-47.

111. Vorinko Yu. К., Sobol A.A. Local inhomogieniety of garnet garnet crystals doped with rare ions // Phys. status solidy (a). - 1975. - Vol. 27, №2. - P. 657-663.

112. Spectroscopic study of stoichiometry deviation in crystals with garnet structure / Ashurov M.Kh., Voronko Yu.K., Osiko V.V. et al. // Ibid. - 1977. -Vol. 42, № 1. - P. 101-110.

113. Inequivalent luminescence centers of Er3+ in gallium garnet crystals / Ashurov M.Kh., Voronko Yu.K., Osiko V.V. et al. // Phys. status solidi (a). -1976. - Vol. 35, № 3. - P. 645-649.

114. Лазер на кристаллах иттрий-эрбий-алюминиевого граната // Труды ИОФАН. - 1989. - Т. 19.

115. Кристаллизация германиевых гранатов / Б.В. Милль, Е.А. Белоконева, М.А. Симонов, Н.В. Белов // Проблемы кристаллологии. - 1982. - Вып. 3. - С. 161-179.

116. Поляризованная люминесценцияионов Eu3+ в кристаллах со структурой граната / Ю.К. Воронько, Н.А. Еськов, J1.M. Ершова и др. // Оптика и спектроскопия. - 1991. - Т. 70, №. 5. - С. 1038-1045.

117. Шварц А.А., Духовская Е.Л., Аграновская А.И. Новый прозрачный гранат. // Изв. АН СССР. Неорг. матер. - 1965. - Т. 1, №9. - С. 16171619.

118. Комбинационное рассеяние света в кристаллах и расплаве кальций-ниобий-галлиевого граната / Воронько Ю.К., Кудрявцев А.Б., Еськов Н.А. и др. // ДАН СССР. - 1988. - Т. 298, №3. - С. 1617-1619.

119. Crystallography, spectroscopic analysis, and lasing properties of Nd3+:УзSciAI3012 / Т.Н. Alllik, G.A. Morrison, J.B. Gruber, M.R. Kokta. // Phys. Rev. B. - 1990. - Vol. 41, №1. - P. 21-30.

120. Каминский А.А., Ли Л. Спектроскопия кристаллов. - Л.: Наука, 1978. -С. 45.

121. Krupke W.F. Transition probabilities in Nd:GGG // Optics Communications. - 1974. - Vol. 12, №2. - P. 210-212.

122. Chamberlain J.R., Everitt A.C., Orton J.W. Optical absorption intensities and quantum counter action of ErJ in yttrium gallium garnet // J. of Phys. C: Solid State Phys. - 1968. - Vol. 1, № 1. - P. 157.

123. Spectroscopic properties and 3 |im stimulated emission of ErJ+ ions in the (Yi-xErx)3Al5Oi2 and (Lui-xEr3)3Al5Oi2 garnet crystal systems / Kaminsky A.A., Petrosyan A.G., Denisrnko G.A. et. al. // Phys. status, solidy (a). -1982. - Vol. 71, №2. - P. 291-313.

124. Judd-Ofelt analysis of the Er3+ (4^') absorption intensities in Er3+-doped garnets / Sardar D.K., Bradley W.M., Perezz J.J. et al. // J. Appl. Phys. -2003. - Vol. 93, № 5. - P. 2602.

125. Воронько Ю.К., Соболь A.A. Тр. ФИАН СССР. - 1977. - Т. 98. - С.41-47.

126. Voronko Yu. К., Sobol A.A. Local inhomogieniety of garnet crystals doped with rare earth ions // Phys. Status. Solidy (a). - 1975. - Vol. 27, № 2. - P. 657-663.

127. Spectroscopic study of stoichiometry deviation in crystals with garnet structure / M.Kh. Ashurov, Yu. K. Voronko, V.V. Osiko et al. // Ibid. -1977. - Vol. 42, № 1. - P. 645-649.

128. Inequivalent luminescence centers of Er in gallium garnet crystals / M.Kh. Ashurov, Yu. K. Voronko, V.V. Osiko et al. // Phys. Status. Solidy (a). -1976. - Vol. 35, №2. - P. 645-649.

129. Спектроскопия оксидных кристаллов для квантовой электроники // Труды ИОФАН. -1991. - Т. 29.

130. A modified Judd Ofelt analysis of Er3+ in YAG / S. Georgescu, C. Ionescu, I. Voicu, V.I. Zhekov // Rev. roum. phys. -1985. - Vol. 30, № 3. - P. 256276.

3+

131. Антипенко Б.М., Томашевич Ю.В. Параметры интенсивности для Ег , HoJ , TmJ в кристалле иттрий алюминиевого граната //Оптика и спектроскопия. - 1978. - Т. 44, № 2. - С. 272-275.

132. Escited-state absorbtion spectroscopy of Er-doped Y3AI5O12, YVO4 and phosphate glass /Р. Boulanger, J.-L. Doulan, S. Girard et. al. // Phys. Rev.B. - 1999. - Vol. 60, № 16. - P. 11380.

133. Caird J. A., DeShazer L.G., Nella J. Characteristics of room-temperature 2.3181 mkm laser emission from Tm3+ in YAG and YAIO3 // IEEE J. Quant. Electron. - 1975.- Vol. 11, № 11. - P. 874-881.

134. Optical transitions of Ho3+ in YAG / M. Malinowski, Z. Frukacz, M. Szuflinska et al. // J. Alloys Compd. - 2000. - Vol. 300-301. P. 389-394.

135. Walsh B.M., Grew G.W., Barnes N.P. Energy levels and intensity

Л .

parameters of Ho ions in Y3AI5O12 and LU3AI5O12 // J. of Phys. and Chem. of Solids. - 2006. - Vol. 67. - P. 1567-1582.

136. Patel D.N., Brody B.R., Nash-Stevenson S.K. Spectroscopic and two-photon upconversion studies of Ho3+-doped LU3AI5O12 11 Opt. Mat. - 1998. - Vol. 10, № 3. - P. 225-234.

137. Каминский А.А., Корниенко А.А., Чертанов М.И. Эффективный оператор вероятностей спонтанных электрических дипольных переходов в ^ системах, с учетом эффектов электронной корреляции // ФТТ. - 1985. - Т. 27. - С. 549.

138. Goldner P., Auzel F. Application of standard and modified Judd-Ofelt

theories to a praseodymium-doped fluorozirconate glass // J. Appl. Phys. -

1996. - Vol. 89, № 10. - P. 7972.

139. Воронько Ю.К., Еськов H.A., Королев C.B. и др. // Неорганические материалы. - 1994. - Т. 30. - С. 104.

140. Stimulated emission, excited state absorption, and laser modeling of the Nd3+:Ca3Ga2Ge30i2 laser system / D. Jaque, J.J. Romero, F. Ramos-Lara et al. // J. Appl. Phys. - 2002. - Vol. 91, № 4. - P. 1754.

141. Toma O., Gheorrghe L., Vlagu A.M. Synthesis and Characterization of Erbium Lithium Niobium Gallium Garnet // Rom. Journ. Phys. - 2011. -Vol. 56, № 7-8. - P. 928-934.

142. Peters V. Growth and Spectroscopy of Ytterbium-Doped Sesquioxides: Berichte aus der Physik. Dissertation. - Shaker Verlag GmbH, Germany. 2001.

143. Absorption intensities and emission cross section of Er3+ in Sc203 transparent ceramics / C. Gheorge, S. Georgescu, V.Lupei, A. Ikesue // J. Appl. Phys. - 2008. - Vol. 103, № 8. - P. 083116.

144. Optical properties and highly efficient laser oscillation of Nd:YAG ceramics / J.Lu, M. Prabhu, J. Song et al. // Appl. Phys. B. - 2000. - Vol. 71. - P. 469-

145. Sato Y., Taira T., Ikesue A. Spectral parameters of NdJ+-ion in the polycrystalline solid-solution of Y3AI5O12 and Y3SC2AI3O12 Jpn. J. Appl. Phys. - 2003. - Vol. 42. - P. 5071-5074.

146. Formasiero L. NdJ and Tm -dotierte sesquioxide: Ph.D. thesis, Umversitat Hamburg. 1999.

147. Crystal growth, spectroscopy, and highly efficient laser operation of thulium-doped Lu203 around 2 jj,m / P. Koopmann, R. Peters, K. Petermann, G. Huber//Appl. Phys. B. - 2011. - Vol. 102. - P. 19-24.

148. Optical properties and efficient laser oscillation at 2066 nm of novel Tm:Lu203 ceramics / O.L. Antipov, A.A. Novikov, N.G. Zakharov, A.P. Zinoviev // Optical Material Express. - 2012. - Vol. 2, № 2. P. 183-189.

149. Intensity parameters of Tm doped SC2O3 transparent ceramic laser material / C. Gheorghe, A.Lupei, V. Lupei et al. // Opt. Mat. - 2011. - Vol. 33, № 3. -P. 501-505.

150. Spectroscopic properties of HoJ+ doped SC2O3 transparent ceramic for laser materials C. Gheorghe, A.Lupei, V. Lupei, L. Gheorge, A. Ikesue // J. of Appl. Physics. - 2009. - Vol. 105. - P. 123110.

151. Geller S, Bala V. Crystallographic studies of perovskite-like compounds. II. Rare earth alluminates // Acta Cryst. - 1956. - Vol. 9, №. - P. 1019.

152. Copples P., Eibshutz M. Determination of the crystal structure of yttrium orthoferrite and refinement of gadolinium orthoferrite // Acta Cryst. - 1965. -Vol. 19, № 4. - P. 524.

153. Diehl R., Brandt G. Crystal structure refinement of YAIO3, a promising laser material // Mat. Res. Bull. - 1975. - Vol. 10, № 2. - P. 85-90.

154. Weber M.J., Varitimos T.E., Matsinger B.H. Optical Intensities of Rare-Earth Ions in Yttrium Orthoaluminate // Phys. Rev. - 1973. - Vol. 8, № 1. -P. 47.

155. Optical Transition Probabilities for Trivalent Holmium in LaF3 and YalOs / M.J. Weber, B.H. Matsinger, V.L. Donlan, G.T. Surrat // J. Chem. Phys. -1972. - Vol. 57, № 1. - P. 562.

156. Мохосоев М.В., Алексеев Ф.П., Буханов B.JI. Двойные молибдаты и вольфраматы. - Новосибирск: Наука. 1981.

157. Бетехнин А.Г. Минералогия. - М.: Госгеолитиздат. 1950.

158. Трунов В.К., Ефремов В.А., Великодный Ю.А. Кристаллохимия и свойства двойных молибдатов и вольфраматов. - JL: Наука. - 1986. -С.16-25.

159. Морозов A.M., Толстой М.Н., Феофилов П.П. Люминесценция неодима в кристаллах типа шеелита // Оптика и спектроскопия. - 1967. - Т. 22, № 2. - С. 258-265.

160. Бахшиева Г.Ф., Карапетян В.Е., Морозов A.M. Оптические характеристики монокристаллов молибдата лантана-натрия // Оптика и спектроскопия. - 1966. - Т. 20. - С. 918-920.

161. Нараи-Сабо И. Неорганическая кристаллохимия. - Будапешт: Издательство академии наук Венгрии. 1966. - 325 с.

162. Sleight A.W. Accurate cell dimensions for ABO4 molybdates and tungstates // Acta Cryst. - 1972. - Vol. 28. - P. 2899-2902.

163. Мохосоев M.B., Кривобок В.И., Алейкина C.M. Двойные вольфраматы и молибдаты натрия и иттрия, лантана и лантаноидов // Неорг. материалы. - 1967. - Т. 3, № 9. - С. 1657-1660.

164. Optical properties and laser performance of neodymium doped scheelites CaW04 and NaGd(W04)2 N. Faure, C. Borel, M. Couchaud et al. // Appl. Phys. B. - 1996. - Vol. 63. - P. 593-598.

165. Volkov V., Zaldo C. Czochralski pulling of scheelite-type NaBi(W04)2 single crystals // J. Crystal Growth. - 1999. - Vol. 206, № 1-2. - P. 60-64.

166. Клевцов П.В., Винокуров В.А., Клевцова Р.Ф. Двойные молибдаты и вольфраматы щелочных металлов с висмутом, M+Bi(T04)2 // Кристаллография. - 1973. - Т. 18, № 6. - С. 1192-1197.

167. Cascales С. Evaluation of crystal field effects of Yb3+ in monoclinic KGd(W04)2 and KYb(W04)2 laser crystals. Comparision with disordered

tetragonal NaGd(W04)2 crystals // J. of the Arg. Chem. Soc. - 2009. - Vol. 97, № 1. - p. 25-38.

168. Properties of Nd3+-doped and undoped tetragonal PbW04, NaY(W04)2, CaW04, and undoped monoclinic ZnW04 and CdW04 as laser-active and stimulated Raman scattering-active crystals / A. A. Kaminskii, H. J. Eichler, K. Ueda et all. // Optical Materials. - 2007. - Vol. 27. - P. 1672-1680.

169. Optical emission properties of NdJ in NaBi(W04)2 single crystal / A. Mendes-Blas, M. Rico, V. Volkov et all. // Molecular physics. - 2003. - Vol. 101, №. 7. - P. 941-949.

170. Raman Scattering and Nd Laser Operation in NaLa(W04)2 / A. García-Cortés, C. Cascales, C. Zaldo et all. // IEEE Journal of quantum electronics. - 2007. - Vol. 43, № 2. - P. 157-167.

171. Polarized spectroscopic properties ofNd3+-doped KGd(W04)2 single crystal / Y. Chen, Y. Lin, X. Gong et all. // J. of Lumin. - 2007. - Vol. 126. - P. 653660.

172. Aghamalyan N.R., Kostanyan R.B., Sanamyan T.V. Optical absorption and spectroscopic characterization of Er ions in lead molybdate crystals // J. Phys. Condens. Matter. - 2001.-№ 13,- P. 6585-6594.

173. Pujol M.C., Rico M., Zaldo C. Crystalline structure and optical spectroscopy of Er3+-doped KGd(W04)2 single crystals // Appl. Phys. B. - 1999. - Vol. 68. -P. 187-197.

174. Polarization and local disorder effects on the properties of ErJ+-doped XBi(Y04)2, X=Li or Na and Y=W or Mo, crystalline tunable laser hosts / M. Rico, A. Méndez-Blas, V. Volkov et all.// J. Opt. Soc. Am. B. - 2006. - Vol. 23, № 10. - P. 2066.

3+

175. Crystal field analysis and emission cross sections of Ho in the locally disordered single-crystal laser hosts M+Bi(X04)2 (M+=Li,Na; X=W,Mo) / A. Méndez-Blas, M. Rico, V. Volkov et all. // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 75. - P. 174-208.

176. Emission Cross Sections and Spectroscopy of HoJ+ Laser Channels in KGd(W04)2 Single Crystal / M. C. Pujol, J. Massons, M. Aguiló et all. // IEEE J. of quant. Electron. - 2002. - Vol. 38, № 1.

177. Optical Parameters of NaY(W04)2 Crystals Doped with Pr and Ho / Zh. X Cheng, Sh. J. Zhang et all. // Cryst. Res. Technol. - 2001. - Vol. 36, № 4-5. -P. 449-455.

178. Properties of Nd3+-Doped and Undoped Tetragonal PbW04, NaY(W04)2, CaW04, and Undoped Monoclinic ZnW04 and CdW04 as Laser-Active and Stimulated Raman Scattering-Active Crystals / A.A. Kaminskii, H.J. Eicher, K. Ueda et all. // Appl. Opt. - 1999. - Vol. 38, №21. - P. 4533-4537.

179. Freeth C.A., Jones G.D., Syme R.W.G. The transverse Zeeman effect in calcium fluoride crystals containing erbium // J. Phys. C. - 1982. - Vol. 15, № 27.- P. 5667-5690.

180. Structural properties of the zircon- and scheelite-type phases of YV04 / X. Wang, I. Loa, K. Syassen, M. Hanfland, B. Ferrand // Phys. rev. B. - 2004. -Vol. 70, №6.-P. 064109.

181. Lomheim T.S., DeShazer L.G. Optical-absorption intensities of trivalent

neodymium in the uniaxial crystal yttrium orthovanadate // J. Appl. Phys. -1978. - Vol. 49 № 11. - P. 5517.

182. Peterson R.D., Jenfcsen H.P., Cassnho A. // TOPS Advanced Solid-State Lasers. Opt. Soc. of Am. - 2002. - Vol. 68.

183. Xueyuan C., Zundu L. Spectroscopic characteristics, magnetic properties

^ Or

and fluorescence dynamics of Tm in YV04 crystal // J. Phys.: Condens. Matter. - 1997. - Vol. 9. - P. 7981-7997.

184. Linear and non-linear spectroscopy of HoJ+-doped YV04 and LuV04 / R. Moncorge, M. Velazquez, P. Goldner et al. // J. Phys.: Condens. Matter. -2005. - Vol. 17, № 42. - P. 6751-6762.

185. Assessment of Laser Potential of YV04:Yb, Ho and YV04:Yb / TmLisiecki R., Ryba-Romanowski W., Lukasiewicz T et al. // Laser Phys. - 2005. - Vol. 15, №2. - P. 306-312.

186. Ryba-Romanowski W., Solarz P., Dominiak-Dzik Get al. // Laser Phys. -2004. - Vol. 14, №2. - P. 250.

187. Spectroscopy of YV04:Ho3+ crystals / Golab S., Solarz P., Dominiak-Dzik G et all. // Appl. Phys. B. - 2002. - Vol. 74. - P. 237-241.

л i t

188. Growth and fluorescence properties of Tm doped YV04 and Y203 single crystals / Ermeneux F.S., Goutaudier C., Moncorge R et all. // Opt. Mater. -1997. - Vol. 8. - P. 83.

189. Берсукер И.Б. Эффект Яна-Теллера и вибронные взаимодействия в современной химии. - М.: Наука. 1987. - 344 с.

190. Берсукер И.Б. Электронные соединения и свойства координационных соединений. - JL: Химия. 1986.

191. Берсукер И. Б., Полингер В.З. Вибронные взаимодействия в молекулах и кристаллах. - М.: Наука. 1983. - 336 с.

192. Вехтер Б.Г., Каплан М.Д.. Спектроскопия Ян-теллеровских кристаллов. Спектроскопия кристаллов. - Д.: Наука. 1978.

193. Gehring G.A., Gehring К.A. Cooperative Jahn-Teller effects // Rep. Prog. Phys. - 1975. - Vol. 38. - P. 1-89.

194. Spectroscopic investigation of holmium vanadate, HoV04 / J.E. Battison, A. Kasten, Leask, M.J.M. J.B. Lowry // J. Phys. C. - 1977. - Vol. 10, № 2. - P. 323-332.

195. Spectral hole-burning spectroscopy in Nd3+:YV04 / S.R. Hastings-Simon, M. Afzelius, J. Minaf, at. al. // Phys. Rev. B. - 2008. - Vol. 77, № 12. - P. 125111.

196. Kedziorski A., Smentek L. Extended parametrization scheme of f-spectra // J. of Lumin. - 2007. - Vol. 127, № 2. - P. 555-560.

197. Kedziorski A., Smentek L. New parametrization of spectra of NdJ and Sm in glasses // J. of Alloys and Compounds. - 2008. - Vol. 451. - P. 686-690.

198. Kedziorski A., Smentek L. f-f electric dipole transitions; old problems in a new light // J. of Alloys and Compounds. - 2009. - Vol. 488, № 2. - P. 586590.

199. Bell J.T., Thompson C.C., Helton D.M. The high-temperature spectra of transition metal salts. I. Praseodymium and neodymium nitrate to 356° // J. Phys. Chem. - 1969. - Vol. 73, № 10. - P. 3338-3345.

•5 I Л i

200. Интенсивности f-f переходов в Pr и Dy в стеклах в ближней ИК области спектра / И.С. Эдельман, А.В. Малаховский, A.M. Поцелуйко и др. // ФТТ. - 2001. - Vol. 43, №6.

201. Liehr A.D., Ballhausen C.J. Intensities in Inorganic Complexes // Phys. Rev. -1957,- Vol. 106, №9. - P. 1161.

Л I

202. High-resolution spectral study of Er crystal-field levels and magnetic ordering in (ErxYi_x)2BaNi05 chain compounds / M.N. Popova, S.A. Klimin, E.P. Chukalina et all. // Phys. Rev B. - 2003. - Vol. 68. -P. 155103.

203. Crystal-field levels of Yb3+ in (YbxYi.x)2Ti207 and crystal field in rare-earth titanate pyrochlores / M.N. Popova, E.A. Romanov, S.A. Klimin et all. // Phys. of the Solid State. - 2005. - Vol. 47. - P. 1425-1430.

204. Optical Phonons of Yttrium Aluminum Garnet / Hurrel J.P., Porto S.P.S., Chang L.F. et all. // Phys. Rev. - 1968. - Vol. 173, №3. - P. 851-856.

205. Optical Absorption of Y3A15Oi2 from 10- to 55 000-cm"1 Wave Numbers / G.A. Slack, D.W. Oliver, R.M. Chrenko, S. Roberts // Phys. Rev. - 1969. -Vol. 177, №3. - P. 1308-1314.

206. Optical properties and highly efficient laser oscillation of Nd.YAG ceramics / J.Lu, M.Prabhu, J.Song et all. // Appl. Phys. B. - 2000. - Vol. 71. - P. 469473.

207. Дорошенко M.E. Активные среды спектрально позиционированных лазеров ИК-диапазона: Дис. канд. физ.-мат. наук. М., 2004.

208. A new laser garnet Ca3Ga2Ge3Oi2-Nd3+ / N.A. Eskov, V.V. Osiko, A.A. Sobol et al. // Inorg. Mater. - 1978. - Vol. 14, № 12. - P. 1764.

209. Ушаков C.H.: Дис. канд. физ.-мат. наук. 1994.

210. Dhiraj К. Absorption intensities and emission cross sections of principal

» • • Зч* 11*

intermanifold and inter-Stark transitions of Er (4f ") in polycrystalline ceramic garnet Y3A15012 // J. of Appl. Phys. - 2005. - Vol. 97. - P. 123501.

211. M.A. Ашуров, T.T. Басиев, Ю.К. Воронько и др. // Квант, электрон. -1978. - Т. 5, №5.

212. Smirnov V.A., Talibov A.I., Shcherbakov I.A. Chromium-containing scandium garnets with erbium as laser active media of the one-and-one half. // J. of Appl. Spectr. - 1974. - T. 52, № 4. - C. 550-554.

213. Erbium gadolinium gallium garnet crystal laser / Osiko V.V., Sigachev V.B., Strelov V.I., Timoschechkin M.I. // Sov. J. Quant. Electron. - 1991. - Vol. 21, №2.

214. The Physics and Engineering of Solid State Lasers. - SPIE Press. P.O. Box 10. Bellingham. W.A 98227-0010.

215. Ю.К. Воронько, E.B. Жариков, Д.А. Лис и др. // ФТТ. - 2008. - Т. 50, №9. - С. 1547-1551.

216. Infrared cross-sections measurements for crystals doped with ErJ+, Tm,+, and Ho3+ / S.A. Payne, L.L. Chase, L.K. Smith et all. // IEEE J. Quantum Electronics. - Vol. 28, № 11, 1992. - P. 2619-2630.