Спектральные и нелинейно-оптические свойства насыщающихся оптических поглотителей на основе стеклокерамики с кобальтсодержащими нанокристаллами для лазеров на Yb-Er стекле тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Виткин, Владимир Владимирович

• Виткин, Владимир Владимирович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Виткин, Владимир Владимирович

Оглавление

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Обоснование выбора рабочего спектрального диапазона

1.2 Предъявляемые требования к лазерным источникам излучения в импульсной дальнометрии

1.3 Основные спектральные характеристики насыщающихся поглотителей на основе тетраэдрически координированных ионов переходных металлов для лазеров на УЬ:Ег стекле

1.4 Выводы по первой главе

2 Исследование насыщающихся оптических поглотителей на основе новых стеклокерамик для обеспечения пассивной модуляции добротности в лазерах на УЬ: Ег стекле

2.1 Исследование насыщающихся оптических поглотителей из стеклокерамических материалов на основе нанокристаллов Со2+^пО

2.2 Исследование насыщающихся оптических поглотителей из стеклокерамических материалов на основе смеси нанокристаллов Со :Р-гп28Ю4 и Со2+:гпО

2.3 Исследование насыщающихся оптических поглотителей из стеклокерамических материалов на основе нанокристаллов Со2+:у-0а203 со структурой шпинели

2.4 Исследование насыщающихся оптических поглотителей из стеклокерамических материалов на основе нанокристаллов литиевоалюмогаллиевой шпинели Со :1л(А1, 0а)508

2.5 Исследование стеклокерамических материалов на основе нанокристаллов С02+:М£(А1,Оа)2О4 со структурой шпинели

2.6 Сравнительный анализ характеристик пассивных затворов на основе стеклокерамик с кобальтсодержащими нанокристаллами

2.7 Анализ перспективности использования исследованных насыщающихся оптических поглотителей из стеклокерамик с кобальтсодержащими нанокристаллами для применения в лазерах спектрального диапазона 1.6-1.7 мкм

2.8 Выводы по второй главе

3 Компактные лазеры на Yb:Er стекле

3.1 Моделирование системы накачки

3.2 Экспериментальное исследование

3.3 Выводы по третьей главе

Заключение

Список сокращений

Список источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Спектральные и нелинейно-оптические свойства насыщающихся оптических поглотителей на основе стеклокерамики с кобальтсодержащими нанокристаллами для лазеров на Yb-Er стекле»

Введение

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

В настоящее время импульсные наносекундные лазеры находят широкое применение в системах машинного зрения и виртуальной реальности, геодезии, системах экологического мониторинга, системах посадки космических кораблей, лазерной хирургии и дальнометрии [1-4]. Одним из самых востребованных применений импульсных наносекундных лазеров является импульсная дальнометрия. Так, рынок лазерных дальномеров в 2015 году составил более 9 млн. штук в год согласно отчету Global Laser Rangefmder Industry 2016 Market Research Report [5]. Особенно велика необходимость создания источников излучения с длиной волны генерации, лежащей в условно безопасной для зрения области спектра (1.5-1.6 мкм), что чрезвычайно важно в связи с возникновением риска взаимодействия излучения с людьми. Эта особенность лазеров безопасной для зрения области спектра позволяет работать с энергиями излучения лазеров наносекундных длительностей на три порядка большими, чем для лазеров с длиной волны излучения в области 1 мкм [6]. Дополнительным преимуществом таких лазеров является доступность фотоприемников для длины волны 1.5-1.6 мкм с максимальной чувствительностью при комнатной температуре, а также то, что данный спектральный диапазон находится в окне прозрачности атмосферы.

Широкое распространение в импульсной дальнометрии безопасного для зрения диапазона получили лазеры на основе Yb:Er фосфатного стекла, которое является самой эффективной и доступной в настоящее время активной средой для получения высоких энергий наносекундной длительности.

При создании лазеров безопасного для зрения диапазона в системах лазерной дальнометрии необходимо обеспечивать малую расходимость излучения и высокую пиковую мощность (при наносекундной длительности), так как эти характеристики определяют максимальную дальность и точность работы дальномера. Для обеспечения высокой пиковой мощности необходимо использовать лазеры, работающие в режиме модуляции добротности. В настоящее

время в дальномерах, в основном, применяют громоздкие дорогостоящие активные модуляторы добротности, требующие систем дополнительного управления, электропитания и сложной конструкции лазера. Альтернативным и самым перспективным методом получения мощных наносекундных лазерных импульсов с расходимостью излучения, близкой к дифракционной, является использование режима пассивной модуляции добротности. Такой режим осуществляется с помощью пассивных затворов (ПЗ) на основе твердотельных нелинейно-оптических материалов - насыщающихся поглотителей (НП), пропускание которых нелинейно зависит от плотности энергии падающего излучения. Использование миниатюрных ПЗ, не требующих внешнего управления, обеспечивает режим модуляции добротности лазеров при расходимости излучения, близкой к дифракционной. Кроме этого, использование ПЗ позволяет минимизировать габариты и энергопотребление разрабатываемых лазеров для импульсных дальномеров, что соответствует тенденциям развития техники.

В России и за рубежом разрабатывают лазеры с пассивной модуляцией добротности, в которых в качестве пассивных затворов используются монокристаллы алюмомагниевой шпинели с ионами кобальта, Со :М§А1204. Однако, такие кристаллы весьма дороги, и их оптическое качество невысоко.

Известны альтернативные материалы, содержащие кристаллическую фазу

2_|_

шпинели

Со М£А1204 - прозрачные оптические керамики и нанофазные стеклокерамики. Низкое оптическое качество производимой в настоящее время оптической керамики не позволяет использовать ее в лазерных устройствах [7], а стеклокерамики ограничены составами на основе алюмомагниевой шпинели. Стеклокерамики, получаемые путем регулируемой кристаллизации стекол специальных составов, в зависимости от выбранного состава стекла и режимов его кристаллизации, могут содержать нанокристаллы различного состава, структуры и размеров, что позволяет создавать материалы с требуемыми свойствами. В связи с этим должны быть исследованы новые стеклокерамики с Со2+-содержащими нанокристаллами для проверки того, обладают ли они

требуемыми для использования в качестве пассивных затворов характеристиками, а именно: нелинейным поглощением в области 1.5-1.6 мкм, высоким сечением поглощения из основного состояния, низкой плотностью энергии насыщения, временем восстановления начального поглощения порядка десятков-сотен наносекунд и высокой лучевой стойкостью для использования в качестве пассивных затворов в лазерах на УЬ:Ег стекле. Исследование насыщающихся поглотителей из стеклокерамик с Со2+-содержащими нанокристаллами различных составов и структур, удовлетворяющих вышеперечисленным требованиям, позволит решить задачу создания эффективного пассивного модулятора добротности, работающего в безопасной для зрения области спектра.

В результате работы показано, что стеклокерамики позволяют обеспечить совокупность требуемых нелинейно-оптических, спектроскопических свойств и эксплуатационных характеристик для эффективного применения данных материалов в лазерах безопасной для зрения спектральной области, а исследуемые в данной диссертационной работе насыщающиеся поглотители из стеклокерамик с Со2+-содержащими нанокристаллами могут быть использованы в системах импульсных лазерных дальномеров, которые работают в безопасной для зрения области спектра.

Таким образом, актуальность настоящей диссертационной работы обусловлена необходимостью исследования спектральных и нелинейно-оптических свойств новых насыщающихся поглотителей из стеклокерамик на основе нанокристаллов, легированных ионами Со2+, которые могут быть использованы для обеспечения режима модуляции добротности в лазерах на УЬ:Ег стекле для применений в импульсной дальнометрии.

Целью диссертационной работы является исследование спектральных и нелинейно-оптических свойств новых насыщающихся поглотителей из стеклокерамик на основе нанокристаллов, легированных ионами Со2+.

В результате выполнения работы будут созданы пассивные затворы и компактные лазеры на УЬ:Ег стекле с их использованием в качестве пассивных затворов.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи исследования:

• обосновать выбор рабочего спектрального диапазона насыщающихся поглотителей и провести анализ требований к лазерам, работающим в этой спектральной области;

• провести анализ методов обеспечения модуляции добротности лазеров, удовлетворяющих требованиям импульсной дальнометрии;

• сформулировать требования к насыщающимся поглотителям для работы в полуторамикронной области спектра; провести сравнительный анализ спектральных свойств и нелинейно-оптических характеристик существующих материалов для пассивных затворов этой спектральной области;

• для создания эффективного пассивного затвора, работающего на длине волны 1.535 мкм, провести исследование спектроскопических свойств и нелинейно-оптических характеристик новых насыщающихся поглотителей на основе нанокристаллов, легированных ионами Со2+ в тетраэдрической координации, и обосновать выбор класса новых материалов;

• для оценки перспективности применения насыщающихся поглотителей для обеспечения пассивной модуляции добротности в кристаллических эрбиевых лазерах, излучающих в спектральной области 1.6-1.7 мкм, провести анализ спектральных свойств ионов Со2+ в прозрачных стеклокерамиках на основе различных нанокристаллов и их нелинейно-оптических характеристик;

• экспериментально подтвердить работоспособность и преимущества насыщающихся поглотителей на основе стеклокерамик с различными нанокристаллами, активированными ионами Со2+, в макетах компактных лазеров на УЬ:Ег стекле и определить перспективные области применения созданных лазеров.

Научная новизна настоящей диссертационной работы заключается в

следующем:

1) Определены спектральные и нелинейно-оптические характеристики

новых насыщающихся поглотителей на основе прозрачных стеклокерамик,

содержащих нанокристаллы с ионами Со в тетраэдрической координации и различающиеся составом, структурой и размерами кристаллов основной фазы -ZnO, ^^п28г04, у-Оа2Оз, Ы(А1,Оа)5С>8 и Mg(Al,Ga)204.

2) Показано, что данные насыщающиеся поглотители обладают совокупностью спектроскопических и нелинейно-оптических характеристик для импульсов наносекундной длительности и малым светорассеянием в сочетании с высокой стойкостью к воздействию лазерного излучения, что позволяет га использовать в качестве пассивных затворов в лазерах на УЬ:Ег стекле.

3) На основе сравнительного анализа характеристик излучения лазера на УЬ:Ег стекле, работающего в режиме пассивной модуляции добротности с пассивными затворами из исследуемых стеклокерамик, выбраны оптимальные условия получения последних.

4) Определены наиболее перспективные для изготовления пассивных затворов для лазеров на УЬ:Ег стекле материалы - галлийсодержащие стеклокерамики с нанокристаллами Со :у-Са203 и

Характеристики пассивных затворов на их основе близки к наилучшим параметрам пассивных затворов на основе монокристаллов шпинели Со2+:МёА1204.

5) Показано, что для пассивной модуляции добротности эрбиевых лазеров на основе монокристаллов, излучающих в спектральной области 1.6-1.7 мкм, и, в частности, лазеров на кристаллах Ег:УАО с резонансной накачкой, наиболее перспективны новые насыщающиеся поглотители на основе стеклокерамик с нанокристаллами С >/ :Хп(), С 'о2 :(}-Хп2$1()4, Со2+ :у-Са203 и Со :Mg(Al,Ga)204. Характеристики пассивных затворов на их основе существенно превосходят характеристики монокристаллов обеспечивая более низкие значения плотности энергии насыщения поглощения.

6) С использованием исследованных насыщающихся поглотителей на

2+ 2+ основе стеклокерамик с Со -содержащими нанокристаллами Со :у-Са2Оз и

Со :Mg(Al,Ga)204 созданы новые компактные лазеры безопасного для зрения

диапазона на УЬ:Ег стекле, работающие в режиме пассивной модуляции

добротности и удовлетворяющие требованиям импульсной далънометрии, а именно: имеющие высокую пиковую мощность, малую расходимость, близкую к дифракционной, и низкое энергопотребление.

Теоретическая и практическая значимость работы определяется тем, что исследованы спектральные и нелинейно-оптические свойства насыщающихся оптических поглотителей на основе стеклокерамик с кобальтсодержащими нанокристаллами и показано, что эти насыщающиеся поглотители превосходят по своим нелинейно-оптическим и спектральным характеристикам известные на данный момент аналоги, а также, что они перспективны для применения в качестве пассивных затворов в лазерах на эрбийсодержащих стеклах и кристаллах, работающих в диапазоне 1.5-1.7 мкм. Созданные компактные лазеры на УЬ:Ег стекле безопасной для зрения области спектра с использованием пассивных затворов на основе исследованных насыщающихся поглотителей по совокупности выходных характеристик соответствуют, а по ряду параметров превосходят зарубежные аналоги и должны найти применение в импульсной лазерной дальнометрии.

Методы исследования.

При подготовке диссертационной работы был проведен обзор и анализ научной литературы по проблеме исследования. Спектры поглощения измерены при помощи двухлучевого спектрофотометра. Структура стеклокерамик изучена методом просвечивающей электронной микроскопии. Методом /-сканирования определена плотность энергии насыщения и контраст просветления исследованных стеклокерамик. Методом «накачка-зондирование» измерено время восстановления начального поглощения. Экспериментальное исследование пространственно-временных характеристик выходного излучения созданных лазеров осуществлялось с использованием анализатора пространственного профиля пучка, быстрого фотоприемника, осциллографа и пироэлектрического измерителя энергии лазерного излучения.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

1) Высокие поперечные сечения поглощения ионов кобальта Со2+ из основного состояния на длине волны 1.54 мкм в прозрачных стеклокерамиках на основе наноразмерных (7-11 нм) кристаллов ZnO, fi-Zn2Si()4, у-Са2Оз, Li(Al,Ga)5Os и Mg(Al,Ga)2C>4, которые близки к таковым для монокристаллов шпинели Со :MgAl204, обусловлены преимущественно тетраэдрической координацией ионов кобальта Со в этих кристаллах.

2) Насыщающиеся поглотители на основе галлийсодержащих прозрачных стеклокерамик с нанокристаллами Со :y-Ga203 и

Со :Mg(Al, Ga)204

перспективны для изготовления пассивных затворов для лазеров на Yb:Er стекле по совокупности нелинейно-оптических характеристик и эксплуатационных параметров стеклокерамик на длине волны 1.54 мкм (плотность энергии насыщения поглощения < 1 Дж/см , время восстановления начального поглощения сотни не в сочетании со стойкостью к воздействию лазерного излучения для импульсов наносекундной длительности > 18 Дж/см и малым светорассеянием).

3) Совокупность спектральных свойств (смещение полосы поглощения, соответствующей переходу 4A2(4F)^4T1(4F), в длинноволновую область спектра по отношению к таковой для монокристаллов Со :MgAl204) и нелинейно-оптических характеристик насыщающихся поглотителей на основе прозрачных стеклокерамик с нанокристаллами Co2+:ZnO, Co2+:/3-Zn2Si04, Со2+ :y-Ga203 и Со :Mg(Al,Ga)204 делает эти материалы перспективными для пассивной модуляции добротности эрбиевых лазеров на основе монокристаллов, излучающих в спектральной области 1.6-1.7 мкм.

4) Пассивные затворы на основе насыщающихся поглотителей из

2+

галлийсодержащих прозрачных стеклокерамик с нанокристаллами Со :у-Са2Оз и Со :Mg(Al,Ga)204 позволяют обеспечить режим пассивной модуляции добротности в компактных лазерах безопасного для зрения диапазона на Yb:Er стекле с высокой (более 180 кВт) пиковой мощностью излучения и расходимостью, близкой к дифракционной (не более 5.5 мрад), что соответствует требованиям импульсной дальнометрии.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Достоверность полученных в результате работы результатов подтверждается использованием общепринятых методов исследования и проведения экспериментов, а также общим согласованием с результатами, полученными в других работах. Материалы диссертационного исследования прошли апробацию в виде устных и стендовых докладов на следующих конференциях, в т.ч. международных:

15th International Conference "Laser Optics 2012", Россия, Санкт-Петербург, 25-29 июня 2012 г.

Международный симпозиум "Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies" (FLAMN-13),Россия, Санкт-Петербург, 24-28 июня 2013 г.

II всероссийский конгресс молодых ученых, Россия, Санкт-Петербург, 9-12 апреля 2013 г.

III всероссийский конгресс молодых ученых, Россия, Санкт-Петербург, 8-11 апреля 2014 г.

16th International Conference "Laser Optics 2014", Россия, Санкт-Петербург, 30 июня-4 июля 2014 г.

SPIE Photonics West 2015, США, Сан-Франциско, 7-12 февраля 2015 г.

CLEO®/Europe-EQEC 2015, Германия, Мюнхен, 21-25 июня 2015 г.

SPIE International Conference on Photonics Solutions, Таиланд, Хуа-Хин, 6-9 июля 2015.

III-я Международная школа-семинар «Лазерная фотоника», Россия, Санкт-Петербург, 15-16 октября 2015 г.

XLV научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, Россия, Санкт-Петербург, 2-6 февраля 2016 г.

17th International Conference "Laser Optics 2016", Россия, Санкт-Петербург, 27 июня-1 июля 2016 г.

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 14 публикациях, из которых 8 опубликованы в научных журналах, индексируемых Scopus, Web of Science и входящих в перечень ВАК.

Личный вклад автора. Постановка цели и задач данной научной работы, определение методов исследования, а также выбор путей решения поставленных задач осуществлялись автором настоящего диссертационного исследования под научным руководством к. ф-м. н. Сомса Леонида Николаевича. Содержание и текст диссертации, включая основные положения, выносимые на защиту, представляют собой персональный вклад автора. Диссертант непосредственно участвовал в постановке целей и задач исследования, в разработке методик исследования, осуществлял проведение эксперимента, активно участвовал в анализе результатов и формировании выводов. Подготовка к публикациям результатов проводилась совместно с соавторами, однако при этом вклад диссертанта был определяющим.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения. Работа изложена на 130 страницах, содержит 54 рисунка, 17 таблиц, список использованной литературы, включающий 127 наименований.

1 Обзор литературы

Актуальность исследования спектральных и нелинейно-оптических свойств насыщающихся оптических поглотителей на основе стеклокерамик с кобальтсодержащими нанокристаллами для лазеров на УЬ:Ег стекле обусловлена необходимостью создания лазеров безопасного для глаз диапазона для применения в импульсных дальномерах. В обзоре литературы обоснован выбор рабочего спектрального диапазона и определены требования к лазерам, работающим в этой спектральной области; рассмотрены методы обеспечения модуляции добротности лазеров, удовлетворяющие требованиям импульсной дальнометрии; сформулированы требования к насыщающимся поглотителям для работы в полуторамикронной области спектра; проведен сравнительный анализ спектральных свойств и нелинейно-оптических характеристик существующих материалов для пассивных затворов этой спектральной области; проведен анализ характеристик излучения лазеров на основе Ег3+-содержащих стекол и кристаллов, работающих с данными насыщающимися поглотителями; сделаны выводы о необходимости исследования спектральных и нелинейно-оптических свойств насыщающихся оптических поглотителей на основе стеклокерамик с кобальтсо держащими нанокристаллами для лазеров на УЬ:Ег стекле.

1.1 Обоснование выбора рабочего спектрального диапазона

Пассивные затворы из насыщающихся поглотителей позволяют достигать высоких пиковых мощностей (наносекундной длительности) в лазерах с их использованием. Лазеры с высокой пиковой мощностью находят широкое применение в измерительных приборах.

При создании лазерных измерительных приборов, таких как лазерные дальномеры, как правило, предъявляются особые требования к их характеристикам для обеспечения безопасности эксплуатации данных устройств, самым важным из которых является класс безопасности для органов зрения. Поэтому представляют большой интерес источники лазерного излучения, работающие в условно безопасном для органов зрения спектральном диапазоне от

1.4 до 1.8 мкм. Излучение в данном диапазоне поглощается роговицей глаза, хрусталиком и стекловидным телом, и таким образом воздействие на чувствительную сетчатку глаза ограничено [8].

На рисунке 1.1 представлены особенности прохождения излучения с различными длинами волн внутри органа зрения.

100-315 пт

315-400 пт

400-1400 пт

1.4-1.8 цт

>1.8цт

Рисунок 1.1- Особенности прохождения излучения с различными длинами волн внутри органа зрения: а)-Х = 100-315 нм; Ь)-А = 315-400 нм; с)-Х = 400-780 нм;

= 1400-1800 нм; е)-Х > 1800 нм [8]

Коротковолновое ультрафиолетовое (УФ) излучение с X = 100-280 нм и УФ излучение с X = 280-315 нм не проникает внутрь глаза. Оно поглощается в роговице глаза, что может вызвать ее воспаление (рисунок 1.1 (а)). Ближнее УФ излучение с X = 315-400 нм при длительном воздействии оказывает влияние на хрусталик, что вызывает катаракту (рисунок 1.1 (Ь)). Видимое излучение с X = 400-780 нм и излучение ближнего инфракрасного (ИК) диапазона высокой мощности с X = 780-1400 проникает внутрь глаза, фокусируется хрусталиком на роговицу, что повышает плотность мощности, вызывая - ожог сетчатки и

катаракту (рисунок 1.1 (с)). При попадании в глаз излучения с X = 1.4-1.8 мкм воздействию подвергается только роговица, что может привести к ожогу роговицы, катаракте, затемнению хрусталика (рисунок 1.1 (с!)). При излучении более X = 1.8 мкм может происходить ожог роговицы (рисунок 1.1 (е)) [8].

Таким образом, наименее безопасным для зрения является диапазон длин волн 400-1400 нм, так как роговица, хрусталик, водное и стекловидное тело полностью пропускают излучение таких длин волн, которое затем фокусируется на роговице, достигая больших плотностей энергии. Поглощаясь, излучение нагревает ткани глаза, оставляя ожог на эпителии сетчатки, что приводит к повреждению светочувствительных колбочек и палочек глаза. Такой ожог может вызвать временную или постоянную потерю зрения, в зависимости от времени воздействия. Излучение же менее 400 нм или более 1400 нм не вызывает повреждение сетчатки, так как сильно поглощается тканями и не проникает вглубь глаза [9].

В соответствии со стандартами максимально допустимого безопасного воздействия мощность или энергия излучения, достигающая роговицы глаза, определяется в зависимости от длины волны и времени засветки [28, 29]. Они были определены в соответствии с тем, что плотность мощности на сетчатке глаза при разных условиях освещения и физиологических особенностях органа зрения может быть больше в 2000-5000 раз падающей плотности мощности. Максимально допустимые значения энергии и мощности излучения для разных длин волн представлены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Зависимость допускаемой мощности от длины волны и времени засветки [8]_

X, нм XI, с Вт/м2

180-315 >3000 0.001

<ю-у з-ю10

315-1400 >5 -10"4 -10 10

<ю-у 5-106

1400-1800 >0.1-10 1000

<ю-у ю11

где X - длина волны излучения, Т1 - длительность импульса, \У - плотность мощности излучения

Таблица 1.2 - Зависимость допустимой энергии безопасного воздействия от

длины волны излучения и времени импульса [8]

X, нм 12, НС Ба, Дж/м2

180-315 10 3-104 30

314-1400 10"у- 5 -104 0.005

1400-1800 10~у-0.1 100

где X - длина волны излучения, т2 - длительность импульса, Бд - плотность энергии излучения

Как видно из таблиц 1.1 и 1.2, излучение с длиной волны 1.5 мкм в 2000 раз безопаснее, чем с длиной волны 1 мкм, и примерно в 1000 раз безопаснее, чем с длиной волны 10 мкм. Существует два пути решения проблемы обеспечения безопасности зрения при использовании лазерного излучения. Первый - это использование защитных лазерных фильтров, второй - использование лазерного источника излучения, работающего на длине волны, «условно безопасной для зрения».

Допустимая безопасная плотность энергии в полуторамикронной области на пять порядков превышает соответствующие значения для видимой и ближней ИК области спектра [10]. Безопасность полуторамикронного излучения связана с его коэффициентом поглощения водой, содержащейся в прозрачных тканях глаза. Абсорбция излучения водой блокирует попадание света с длиной волны свыше 1.4 мкм на сетчатку глаза, что видно из рисунка 1.2. Измерения поглощения излучения роговицей показали, что оно близко к поглощению в воде. Это объясняется тем, что ткани роговицы на 70% состоят из воды. Таким образом, роговица поглощает энергию излучения и, соответственно, сетчатка глаза не повреждается при облучении. Поражение глаза возможно только при интенсивности излучения, достаточной для разрушения роговицы глаза.

1.0 1.5

\Л/ауе1епдШ, цт

[Рисунок 1.2 - Коэффициент поглощения воды в зависимости от длины волны

излучения [11]

Высокий порог разрушения роговицы глаза для полуторамикронного излучения по сравнению с видимой и ближней ИЕС областью спектра является главным конкурентным преимуществом данного типа лазерных излучателей. Кроме этого, важным фактором перехода к лазерам безопасного для зрения диапазона является наличие окна прозрачности в атмосфере в данной области спектра и высокая чувствительность фотоприемников для данных длин волн. На рисунке 1.3 представлен спектр пропускания атмосферы [12].

Татм , а.и.

0,6

ол

0,2

/1|

1000 2000 3000 4000 5000

X, пт

Рисунок 1.3 - Зависимость коэффициента пропускания Тахм атмосферы от длины

волны -Я [13]

Из рисунка 1.3 видно, что атмосфера имеет несколько "окон прозрачности", и одно из них лежит в диапазоне длин волн от 1400 до 1800 нм. Согласно ГОСТ 31581-2012 [6], регламентирующему лазерную безопасность, в лазерах 1-го

класса, работающих в данном спектральном диапазоне, энергия излучения импульса не должна превышать 8 мДж.

В то же время для приборов 1-го класса, работающих на длине волны излучения ~ 1 мкм, допустимый уровень энергии излучения на три порядка меньше. Так как предельная дальность действия лазерных дальномеров напрямую связана с энергией импульса излучения, излучатели, работающие на длине волны ~ 1 мкм, имеют ряд значительных недостатков по сравнению с лазерами безопасного для зрения спектрального диапазона. Поэтому лазеры безопасного для зрения диапазона представляют большой интерес как источники импульсного излучения для систем лазерной дальнометрии.

Таким образом, полуторамикронный рабочий спектральный диапазон длин волн позволяет создавать источники излучения для импульсных дальномеров, которые превосходят по дальности измерения устройства, обладающее идентичными энергетическими характеристиками, работающее с использованием микронных лазеров. В связи с этим, необходим поиск и исследование новых перспективных оптических материалов для пассивных затворов на основе насыщающихся поглотителей, которые по совокупности своих свойств обеспечат высокие пиковые мощности (при наносекундных длительностях) источников излучения, работающих в безопасной для глаз области спектра.

1.2 Предъявляемые требования к лазерным источникам излучения в импульсной дальнометрии

Рассмотрим принцип действия лазерных дальномеров и выделим основные характеристики источников излучения, применяемых в этих устройствах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Виткин, Владимир Владимирович, 2017 год

Список источников

1. Couto В., Abreu Н., Gordo P., Amorim A. Development and validation of a microchip pulsed laser for ESA space altimeters // Proc. SPIE. 2016. Vol. 10006. P. 100060H.

2. Polyakov V.M., Pokrovskii V.P., Soms L.N. Laser transmission module with a switchable directional pattern for the rangefinder of the phobos-ground spacecraft // J. Opt. Technol. 2011. Vol. 78. No. 10. pp. 640-643.

3. Newman P., Cole D., Ho K.Outdoor SLAM using visual appearance and laser ranging // In IEEE International Conference on Robotics and Automation. 2006. pp. 1180-1187.

4. Rioux M., Bechthold G., Taylor D., andDuggan M. Design of a large depth of view three-dimensional camera for robot vision // Opt. Eng. 1987. Vol. 26 No. 12. pp. 1245-1250.

5. RADIANTINSIGHTS. Global Laser Rangefinder Industry 2016 Market Research Report // Radiant Insights. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www.radiantinsights.com/research/global-laser-rangefinder-industry-2016-market-research-report (дата обращения: 3 декабря 2016).

6. ГОСТ 31581-2012 Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий. М.: Стандартинформ, 2013.

7. Goldstein A., Loiko P., Burshtein Z., Skoptsov N, Glazunov I., Galun E., Kuleshov N, Yumashev K. Development of saturable absorbers for laser passive Q-switching near 1.5 цт based on transparent ceramic Co2+:MgAl204. // J Am Ceram Soc 2016. Vol. 99. No. 4. pp. 1324-31. D01:10.1111/jace.l4102.

8. Mierczyk Z. "Eye-safe" laser systems // Proceedings of SPIE. 2000. Vol. 4237. pp. 177-188.

9. Reidenbach H.D. Laser Safety // In: Handbook of Lasers and Optics. Springer, Berlin Heidelberg. 2012. pp. 1569-1600.

10. Сверчков С. Е. 1.5 мкм иттербий-эрбиевые лазеры с диодной накачкой - элементная база и генерационные возможности // С. Е. Сверчков [Текст] диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук: 01.04.21 / [Место защиты: Институт общей физики им. A.M. Прохорова.] М.: 2005. 238 с.

11. Jelinkova Н., Pasta J., Sulc J., Nemec M., Koranda P. Anterior eye tissue transmission for the radiation with the wavelength from eye safe region // Laser Phys. Lett. 2005. Vol. 2. P. 4.

12. Gregorio E., Rocadenbosch F., Sanz R., Rosell-Polo J. R. Eye-Safe Lidar System for Pesticide Spray Drift Measurement // Sensors. 2015. Vol. 15. No. 2. pp. 3650-3670.

13. Fluck R., Keller U., Gini E., Melchior H. Eye-safe pulsed microchip laser // Advanced Solid State Lasers. Vol. 19. pp. 146-149.

14. Amann M., Bosch Т., Lescure M., Myllyla R. Laser ranging: a critical review of usual techniques for distance measureme // Marc. Rioux. Opt. Eng. 2001. Vol. 40. No. 1. pp. 10-19.

15. Бокшанский В.Б., Бондаренко Д.А., Вязовых М.В., Животовский И.В., Сахаров А.А., Семенков В.П.. Лазерные приборы и методы измерения дальности: Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. С. 96.

16. Maatta К., Kostamovaara J. and Myllyla R. Profiling of hot surfaces by pulsed time-of-flight laser range finder techniques // Appl. Opt. 1993. Vol. 32. No. 27. pp. 5334-5347.

17. Seta K., Ohishi T. Distance measurement using a pulse train emitted from a laser diode // Jpn. J. Appl. Phys. 1987. Vol. 26. pp. L1690-L1692.

18. Beheim G.,Fritsch K. Remote displacement measurements using a laser diode //Electron. Lett. 1983. Vol. 21. pp. 93-94.

19. Старовойтов Е.И. Бортовые лазерные локационные системы космических аппаратов: Учебное пособие. Королев: РКК «Энергия» им. С.П. Королёва. 2015. С. 111.

20. Hutchinson J. A., Trussell C. W., Allik Т. H., Hamlinc S. J., Forced J. D., Crawforde, J. C. Mc. Carthyf, Bowersg M. S. Multifunction laser radar III // Proceedings of SPIE. 2001. Vol. 4377. pp. 132-146.

21. Hutchinson J.A., Trussell C.W., Allik Т. H., Hamlinc S.J., McCarthy J.C., Bowers M.S., Jack M. Multifunction laser radar // Proceedings of SPIE. 1999. Vol. 3707. pp. 222-233.

22. Shan J., Toth С. K. (ed.). Topographic laser ranging and scanning: principles and processing. CRC press. 2008. P. 598.

23. Sliney D.H. Selected papers on laser safety // SPIE Milestone Series. 1995. Vol. MSI 17.

24. Молебный В.В. Оптико-локационные системы. М.: Машиностроение, 1981. с. 181.

25. Балашов И.Ф. Энергетическая оценка импульсных лазерных дальномеров. СПбГИТМОТУ, 2002. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://de.ifmo.ru/bk_netra/start.php?bn=27 (дата обращения 10.11.12).

26. Ставров А.А., Поздняков М.Г. Импульсные лазерные дальномеры для оптико-локационных систем // Доклады БГУИР. 2003. Том. 1. № 2. С. 59-65.

27. Звелто О. Принципы лазеров / Пер. под науч. ред. Т. А. Шмаонова. 4-е изд.— СПб.: Издательство «Лань», 2008. 720 с.

28. Ishaaya A. A., Davidson N., Friesem A. A. Very high-order pure Laguerre-Gaussian mode selection in a passive Q-switched Nd:YAG laser // Opt. Express. 2005. Vol. 13. pp. 4952-4962.

29. Elbit systems. ELOP CIL Compact Integrated Laser // Elbit systems. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://elbitsystems.com/media/CIL_2016.pdf (дата обращения: 7 декабря 2016).

30. PVPAEO. Night Hawk eyesafe rangefinder (ELRF) // PVP Advanced Electro-Optical systems. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www.pvpaeo.com/products/specs/pdfyo20flles/Night%20Hawk%20Eyesafe%20L aser%20Rangefinder-l.pdf (дата обращения: 7 декабря 2016).

31. EOS-AUS. ELRF Eye Safe Laser Range Finder// Electro Optic Systems. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www.eos-aus.com/sites/default/files/EOSO_DS-ELRF.pdf (дата обращения: 7 декабря 2016).

32. JENOPTIK. Er:Glass Laser Rangefinder ELEM 10k Eyesafe, compact long range laser rangefinder module // Jenoptik. 2016. [Электронный ресурс] URL: https: //www.j enoptik. com/cms/j enoptik. nsf/res/ELEM-1 Ok-military-long-range-laser-rangefinder-en-IDS SI. pdf/Sfile/ELEM-1 Ok-military-long-range-laser-rangefinder-en-IDSSI.pdf (дата обращения: 7 декабря 2016).

33. L-3com. DP-ELRF I MLRF Diode-Pumped Eye-Safe Laser Range Finder// L-3. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www2.l-3com.com/alst/pdfs/datasheets/DP_ELRF_IJVILRF.pdf (дата обращения: 7 декабря 2016).

34. ASELSAN. MRLR-M Eye-Safe Laser Range Finder Module // Aselsan. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www.aselsan.com.tr/en-us/capabilities/electro-optic-systems/laser-systems-applications/mrlr-m-eye-safe-laser-range-finder-module (дата обращения: 7 декабря 2016).

35. Silver M., Lee S.T., Borthwick A., Morton G., McNeill C., McSporran D., McRae I., McKinlay G., Jackson D. and Alexander W.. Novel, ultra-compact, high-performance, eye-safe laser rangefinder for demanding applications / Silver M. // Proc. SPIE 9832, Laser Radar Technology and Applications XXI, 2016 P. 98320R. doi: 10.1117/12.2222986 [Электронный ресурс] URL: http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2523920 ? (дата обращения: 7 декабря 2016).

36. FLIR. Лазерные дальномеры серии К // Flir. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www.flir.ru/cores/display/?id=52631 (дата обращения: 7 декабря 2016).

37. Voxtel-Inc. ROX™ jiLRF Series-Eye-Safe MicroLaser Rangefinders // Voxtel. 2016. [Электронный ресурс] URL:http://voxtel-inc.com/files/Micro-LRF-FVKE-NCBC.pdf (дата обращения: 7 декабря 2016).

38. FLIR. High Performance Laser Rangefinders // Flir. 2016. [Электронный ресурс] URL: http://www.flir.com/cores/display/?id=56598 (дата обращения: 7 декабря 2016).

39. Маляревич, A.M. Твердотельные просветляющиеся среды / A.M. Маляревич, К.В. Юмашев. - Минск: БИТУ. 2008. С. 204.

40. Hercher М. An analysis of saturable absorbers // Appl. Opt. 1967. Vol. 6. pp. 947-954.

41. Chen Y.F., Lan Y.P., Chang H.L. Analytical model for design criteria of passively Q-switched lasers // Quantum Electron. 2001. Vol. 37. pp. 462-468.

42. Siegman A.E. Lasers Sausalito: University Science Books. 1986. pp. 1304 .

43. Degnan J.J. Theory of the Optimally Coupled Q-Switched Laser // Quantum Electron. 1989. Vol. 25. pp. 214-220.

44. Reza M., Vaziri R. Z-scan theory for nonlocal nonlinear media with simultaneous nonlinear refraction and nonlinear absorption // Appl. Opt. 2013. Vol. 52. pp.4843-4848.

45. Глазунов И. В., Скопцов Н. А., Маляревич А. М., Юмашев К. В., и Лойко П. А. Прибор для измерения времени релаксации просветленного состояния оптических материалов методом «возбуждение-зондирование» в субмикросекундном диапазоне // Приборы и методы измерений. 2016. Том 7. №1. С. 24-32.

46. Марфунин А. С. Введение в физику минералов / А. С. Марфунин. -М.: Недра, 1974. С. 324.

47. Spariosu К., Stultz R.D., Birnbaum М. Er:Ca5(P04)3F saturable absorber Q switch for the Erglass laser at 1.53 цт // Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 62. No 22. pp. 2763-2765.

48. Денкер Б.И. Лазеры на эрбиевом стекле с пассивной модуляцией добротности резонатора эрбий содержащим элементом// Квантовая электроника. 1991. Том 18. №7. С. 855-858.

49. Zolotovskaya S.A. Diode-pumped Yb:Er:glass laser passively Q-switched with V3+: YAG crystal // Appl. Opt. 2005. Vol. 44. pp. 1704-1708.

50. Slultz R.D., Sumida D.S., Bruesselbach H. Diode-pumped, passively Q-switehed, 10 Hz eye-safe Er:Yb: glass laser // Advanced Solid-State Lasers. 1996. Vol. J . pp. 448-450.

51. Burshtein Z. Excited-state absorption at 1.57 fun in U" :CaI"2 and Co2+:ZnSe saturable absorbers // Opt. Mater. 2001. Vol 15. pp. 285-291.

52. Stultz R.D. I : Sri 2 efficient saturable absorber Q-switch for the 1.54 ¡.mi erbium:glass laser// Appl. Phys. Lett. 1994. Vol. 64. No 8. pp. 948-950.

53. Stultz R.D., Leyva V., Spariosu K. Short pulse, high-repetition rate, passively Q-switched Er:yttrium-aluminum-gamet laser at 1.6 microns// Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 87. P. 241118.

54. Podlipensky A.V. Cr +:ZnSe and Co ZnSe saturable-absorber Q-switches for 1.54 p,m Er: glass laser// Opt. Lett. 1999. Vol. 24.No. 14. pp. 960-962.

55. Camargo M.B. Co +:YSGG saturable absorber Q-switch for infrared erbium // Opt. Lett. 1995. Vol. 20. pp. 339-341.

56. Nemec M., Jelinkova H., Nejezchleb J. S. K., and Skoda V., Passive Q-switching at 1645 nra of Er: YAG Laser with Co: MALO Saturable Absorber // Quantum Electronics Conference and Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/IQEC/PACIFIC RIM). 2011. P. C552.

57. Shcherbitsky V.G. Accurate method for measurement of absorption cross-sections of solid-state saturable absorbers // Appl. Phys. B. 2002. Vol. 74. pp. 367-374.

58. Denker B. The efficient saturable absorber for 1.54 um Er:glass lasers // Advanced Solid State Lasers. 1999. Vol. 26. pp. 618-620.

59. Shachkin L. Passively Q-switched Yb:Er:phosphate glass laser// IEEE Journal Of Quantum Electronics. 2006. Vol. 36. No 2. pp. 106-110. doi: 10.1070/QE2006v036n02 ABEH013110.

60. Bhardwaj A., Agrawal L., Pal S., and Kumar A. Optimization of passively Q-switched Er: Yb:Cr:phosphate glass laser: theoretical analysis and experimental results //Applied Physics. 2007. Vol. 86. No. 2. pp. 293-301. doi: 10.1007/s00340-006-2477-6.

61. Mlynczak J., Kopczynski K., Mierczyk Z. Pulse generation at 1.5-iuri wavelength in new EAT 14 glasses doped with Er and Yl ions // Opto-Electron. 2012. Vol. 20. No. 1. pp. 87-90. doi: 10.2478/sl 1772-012-0003-4.

62. Hamlin S.J., Hays A.D., Trussell C.W., King V. Eyesafe erbium glass microlaser. Solid State Lasers XIII: Technology and Devices// Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 5332. P. 97. doi: 10.1117/12.537914.

63. Park D.H., Jeon H.H., Oh S.I., Eyesafe microchip laser for laser range finder application// Chin. Opt. Lett. 2007. Vol. 5. No. 1. pp. 243-245.

64. Mlynczak J., Belghachem N. High peak power generation in thermally bonded Er3+, Yb :glass / Co ":MgAl203 microchip laser for telemetry application // Laser Physics Letters. 2015. Vol. 12, No. 4. P, 045803.

65. Feng, S. Y., Yu C. L., Chen L., Li W„ Chen S. G., and Hu L.L. A Cobalt-Doped Transparent Glass Ceramic Saturable Absorber Q-Switch for a LD Pumped Yl

/ Er3+ Glass Microchip Laser // Laser Physics. 2010. Vol. 20. No. 8. pp. 1687-1691.

66. Chen Y.J., Lin Y. F., Zou Y.Q., Luo Z.D., and Huang Y D. Passive Q-switching of a diode-pumped 1520 nm Er:YT3:YAl3(B03)4 micro-laser with a Co2+:Mgo.4Al2.404 saturable absorber // Laser Physics Letters. 2013. Vol. 10. No 9. P. 095803.

67. Chen Y., Lin Y., Zou Y., Huang J., Gong X., Luo Z., and Huang Y. Diode-pumped 1.5-1.6 j±m laser operation in Er3 doped YbAl3(B03)4 microchip // Opt. Express. 2014. Vol. 22. pp. 13969-13974.

68. Kisel V.E., Gorbachenya K.N., Yasukevich A.S., Ivashko A.M., Kuleshov N.V., Maltsev V.V., and Leonyuk N. I. Passively Q-switched microchip Iir,Yb:YAl3(B03)t diode-pumped laser// Opt. Lett. 2012. Vol. 37. pp. 2745-2747.

69. Malyarevich A.M. Nanosized glass ceramics doped with transition metal ions: nonlinear spectroscopy and possible lasers applications// J. Alloys Comp. 2002. Vol. 341. pp. 247-250.

70. Yumashev K.V., Denisov LA., Posnov N.N., Kuleshov N.V., Moncorge R. Excited state absorption and passive Q-switch performance of Co2 doped oxide crystals //Journal of Alloys and Compounds. 2002. Vol. 341. No. 1-2. pp. 366-370.

71. Chen Y.J., Lin Y. F., Huang J., Gong X., Luo Z., and Huang Y. Passively Q-switched 1.5-1.6 iim Er:Yb:LuAl3(B03)4 laser with Co2 : Mg0 4A12 404 saturable absorber// Opt. Express. 2012. Vol. 20. pp. 9940-9947.

72. Chen Y.J., Lin Y. F., Huang J., Gong X., Luo Z., and Huang Y. Enhanced performances of diode-pumped sapphire / Er +; Yb +:ЕиА1з(ВОз)4/ sapphire micro-laser at 1.5-1.6 jim// Opt. Express. 2015. Vol. 23. pp. 12401-12406.

73. Chen Y.J., Huang J., Zou Y., Lin Y. F., Gong X., Luo Z., and Huang Y. Diode-pumped passively Q-switched Er+;Yb+:Sr3Lu2(B03)4 laser at 1534 nm // Opt. Express. 2014. Vol. 22. pp. 8333-8338.

74. Chen Y.J., Lin Y.F., Huang J., Gong X., Luo Z., and Huang Y. Efficient diode-pumped acousto-optic Q-switched Hr: Yb:GdAh( В()з)4 pulse laser at 1522 11111 // Opt. Lett. 2015. Vol. 40. pp. 4927-4930.

75. Chen Y.J., Huang J., Zou Y., Lin Y. F., Luo Z., and Huang Y. Diode-pumped Er3+:Yb3+:NaCeo.43Gdo.57(W04)2 pulse laser passively Q -switched with a Co2+:Mg04Al2.4O4 saturable absorber at 1.53 ¡1111 // Laser Physics. 2014. Vol. 24. No 4. P. 045810.

76. Tolstik N, Troshin A., Kurilchik S. et al. Spectroscopy, continuous-wave and Q-switched diode-pumped laser operation of Er3+,Yb +:YV04 crystal // Appl. Phys. B. 2007. Vol. 86. No 2. pp. 275-278.

77. Kalashnikov V.L., Shcherbitsky V.G., Kuleshov N.V., Girard S., Moncorge R. Pulse energy optimization of passively Q-switched flash-lamp pumped Er: Glass laser //Appl. Phys. B. 2002. Vol. 75. No. 1. pp. 35-39.

78. Thony Ph., Ferrand В., Molva E. 1.55 jim passive Q-switched microchip laser//Advanced Solid-State Lasers. 1998. Vol. 19. pp. 150-154.

79. Yumashev К. V. Nonlinear spectroscopy and passive Q-switching operation of a Co2+:LaMgAlnOi9 crystal // J. Op. Soc. Amen B. 1999. Vol. 16, No. 12. pp. 2189-2194.

80. Бышевская-Конопко Jl.О. Мини-лазер на иттербий-эрбиевом стекле с продольной полупроводниковой накачкой / Л.О. Бышевская-Конопко [и др.] // Квантовая электроника. 2004. Том 34, № 9, С. 809-811.

81. Tsai T.Y., BirnbaumM. Co2+:ZnS and Co2+:ZnSe saturable absorber Q-switch//J. Appl. Phys. 2000.Vol. 87. No. 1. pp. 25-29.

82. Laroche M. Compact diode-pumped passively Q-switched tunable Er-Yb double-clad fiber laser// Opt. Lett. 2002. Vol. 27. pp. 1980-1982.

83. Moskalev I.S., Fedorov V.V., Gapontsev V.P., Gapontsev D.V., Platonov N.S., and Mirov S.B., "Highly efficient, narrow-line width, and single frequency actively and passively Q-switched fiber-bulk hybrid Er:YAG lasers operating at 1645 nm // Opt. Express. 2008. Vol. 16. pp. 19427-19433.

84. Terekhov Y.V., Martyshkin D.V., Fedorov V.V., Moskalev I.S. and Mirov S.B. A fiber pumped Er: YAG laser passively Q-switched by Co:ZnS and Cr:ZnSe crystals // Laser Physics. 2014. Vol. 24. No 2. P. 025003.

85. Ryabtsev G.I., Bogdanovich M.V., Enzhievskii A.I., Teplyashin L.L., Klishchenko A.P., Pozhidaev A.V., Shchemelev M.A., Ryabtsev A.G., Kraskovskii A.S., Titovets S.N., Yumashev K.V., Malyarevich A. M., Dymshits O. S. and Zhilin A.A. Erbium-glass slab laser with transverse diode pumping // J. Opt. Technol. 2008. Vol. 75. pp. 704-707.

86. Mikhailov V.P. Solid-State Passive Q-Switches and Mode-Lockers Based on d2-Ion Doped Crystals for Near Infrared and Visible Lasers // Advanced Solid State Lasers. 1995. Vol. 24. pp. 449-453.

87. Alexander M. Malyarevich, Igor A. Denisov, Vasily G. Savitsky, Konstantin V. Yumashev, and Andrey A. Lipovskii, "Glass doped with PbS quantum dots for passive Q switching of a 1.54-[im laser," Appl. Opt. 2000. Vol. 39. No. 24. pp.

4345-4347.

88. Philipps J., Töpfer T., Ebendorff-Heidepriem H. Diode-pumped erbium-ytterbium-glass laser passively Q-switched with a PbS semiconductor quantum-dot doped glass // et al. Appl. Phy. B. 2001. 72: 175.

89. Lifshitz E., Brumer M., Kigel A., Sashchiuk A., Bashouti M.,. Sirota M, Galun E., Burshtein Z., Le Quang A. Q., Ledoux-Rak I., and Zyss J. Air-Stable PbSe/PbS and PbSe/PbSexSl-x Core-Shell Nanocrystal Quantum Dots and Their Applications // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110. No. 50. pp. 25356-25365.

90. Денкер Б.И. Новые способы пассивной модуляции добротности лазеров на эрбиевом стекле // Квантовая электроника. 1990. Том 17. № 8. С. 959.

91. Pinckney L.R. Transparent glass-ceramics based on ZnO crystals // Phys. Chem. Glasses. 2006. Vol.47.No. 2. pp. 127-130.

92. Alekseeva I.P., Dymshits O.S., Zhilin A.A., Zapalova S.S. and Shemchuk D.V. Transparent glass-ceramics based on ZnO and ZnO:Co2+nanocrystals // J. Opt. Technol. 2006. Vol. 81. No. 12. pp. 723-728.

93. Lipson H., Steeple H. Interpretation of X-ray powder patterns. N.Y.: Martins Press. 1970. P. 383.

94. Langford J.I., Wilson A.J.C. Scherrer after Sixty Years: A Survey and Some New Results in the Determination of Crystallite Size // J. Appl. Cryst. 1978. Vol. 11. pp. 102-113.

95. Loiko P.A., Dymshits O.S., Vitkin V.V., Skoptsov N.A., Zhilin A.A., Shemchuk D.V., Tsenter M.Ya., Bogdanov K.V., Malyarevich A.M., Glazunov I.V. Mateos X., Yumashev K.V. Structure and nonlinear optical properties of novel transparent glass-ceramics based on Co2+:ZnO nanocrystals // Laser Phys. Lett. 2016. Vol. 13. P. 055803.

96. Kang U., Dymshits O. S., Zhilin A. A., Chuvaeva Т. I., and Petrovsky G. T. Structural states of Co(II) in р-eucryptite-based glass-ceramics nucleated with Zr02 // J. Non-Cryst. Solids. 1996. Vol. 204. pp. 151-157.

97. Alekseeva I., Baranov A., Dymshits O., Ermakov V., Golubkov V., Tsenter M. and Zhilin A. Influence of CoO addition on phase separation and crystallization of glasses of the Zn0-Al203-Si02-Ti02 system // J. Non-Cryst. Solids. 2011. Vol. 357. pp. 3928-39.

98. Bates T. Ligand field theory and absorption spectra of transition-metal ions in glasses // In: Modern Aspects of the Vitreous State, ed. 1962. Vol. 2. pp. 195-254.

99. Hunault M., Calas G., Galoisy L., Lelong G., and Newville M. Local Ordering Around Tetrahedral Co2+ in Silicate Glasses // J. Amer. Ceram. Soc. 2014. Vol. 97. No. l.pp. 60-62.

100. Keppler H. and Bagdassarov N. The speeiation of Ni and Co in silicate melts from optical absorption spectra to 1500°C // Chem. Geol. 1999. Vol. 158. pp. 105-115.

101. Peng Y. Z., Liew T., Song W. D., An C. W., Teo K. L., and Chong T. C. Structural and Optical Properties of Co-Doped ZnO Thin Films // J. Superconduct. 2005. Vol. 18. No. 1. pp. 97-103.

102. Guo S., Zhang X., Huang Y., Li Y. and Du Z. Investigation on electronic structures and nature of charge-transfer transition of ZnO: Co with variation of Co content // Chem. Phys. Lett. 2008. Vol. 459. No. 1. pp. 82-84.

103. Volk Y.V., Denisov I.A., Malyarevich A.M., Yumashev K.V., Dymshits O.S., Shashkin A.V., Zhilin A.A., Kang U., Lee K. Magnesium- and zinc-aluminosilicate cobalt-doped glass ceramics as saturable absorbers for diode-pumped 1.3-jim laser//Appl. Opt. 2004. Vol. 43. No. 3. pp. 682-687.

104. Denisov I.A., Volk Y.V., Malyarevich A.M., Yumashev K.V., Dymshits O.S., Zhilin A.A., Kang U., Lee K. Linear and nonlinear optical properties of cobalt-doped zinc aluminum glass ceramics // J. Appl. Phys. 2003. Vol. 93. No. 7. pp. 3827-3831.

105. Loiko P.A., Dymshits O.S., Vitkin V.V., Skoptsov N.A., Zhilin A.A., Shemchuk D.V., Tsenter M.Ya., Bogdanov K.V., Malyarevich A.M., Glazunov I.V. Mateos X., Yumashev K.V. Saturable absorber: transparent glass-ceramics based on a mixture of Co:P-Zn2Si04 and Co:ZnO nanocrystals // Applied Optics. 2016. Vol. 55. No. 21. pp. 5505-5512.

106. Loiko P.A., Dymshits O.S., Vitkin V.V., Kharitonov A.A., Zhilin A.A., Alekseeval.P., ZapalovaS.S., Malyarevich A.M., Glazunov I.V. and Yumashev K.V. Glass-ceramics with y-Ga203:Co2+ nanocrystals: saturable absorber for 1.5-1.7 //m Er lasers //Laser Phys. Lett. 2015. Vol. 12. No. 3. P. 035803.

107. Pappalardo R., Wood D. L., and Linares R.C. Optical Absorption Study of Co-Doped Oxide Systems: II // J. Chem. Phys. 1961. Vol. 35. pp. 2041-2060.

108. Brunold T.C., Gudel H.U., and Cavalli E. Absorption and luminescence spectroscopy of Zn2Si04 willemite crystals doped with Co2+ // Chem. Phys. Lett. 1996. Vol. 252. pp. 112-120.

109. Zinkevich M., Morales F.M., Nitsche H., Ahrens M., Ruhle M., and Aldinger F. Microstructural and Thermodynamic Study of y-Ga203 Z. Metallkd // Mater. Res. Adv. Technol. 2004. Vol. 95. pp. 756-762.

110. Playford, H. Y., Hannon, A. C., Tucker, M. G., Dawson, D. M., Ashbrook, S. E., Kastiban, R. J., Sloan, J. & Walton, R. I. Characterisation of structural disorder in g-Ga203 // J. Phys. Chem. C. 2014. Vol. 118. No. 29. pp. 16188-16198.

111. Pinckney L.R., Samson B.N, Beall G.H., Wang J. and Borrelli NF. Transparent Gallate Spinel Glass-Ceramics // Ceram. Trans. 2002. Vol. 137. P. 265.

112. Playford H.Y., Hannon A.C., Tucker M.G., Lees M.R., and Walton RI. Total neutron scattering investigation of the structure of a cobalt gallium oxide spinel prepared by solvothermal oxidation of gallium metal // Phys:-Cond. Matter. 2013. Vol. 25. No. 45. pp. 454212.

113. Zinkevich M., Aldinger F. Thermodynamic Assessment of the Gallium-Oxygen System// J. Am. Ceram. Soc. 2004. Vol. 87. No. 4. pp. 683-691.

114. Roy R., Hill V.G., and Osborn E.F. Polymorphism of Ga203 and the System Ga203—H20 // J. Am. Chem. Soc. 1952. Vol. 74. No. 3. pp. 719-722.

115. Shepilov Mikhail P., Dymshits Olga S., Zhilin Aleksander A., Zapalova Svetlana S. On the measurements of scattering coefficient of nanostructured glass-ceramics by a serial spectrophotometer // Measurement. 2017. Vol. 95. pp. 306-316.

116. BoikoR.M., Okhrimchuk A.G. and Shestakov A.V. Glass Ceramics Co2+ Saturable Absorber Q-switch for 1.3-1.6 \im spectral region // Advanced Solid State Lasers. 1998. P. LS9.

117. Dymshits O., Shashkin A., Zhilin A., Volk Y., Malyarevich A., Yumashev K. Formation and passive Q-switch performance of glass-ceramics Containing Co2+-doped Spinel Nanocrystals // Adv. Mater. Res. 2008. Vol. 39-40. pp. 219-224.

118. Dymshits O.S., Zhilin A.A., Alekseeva I.P., TsenterM.Ya., Malyarevich A.M., Yumashev K.V., Vitkin V.V., Loiko P.A., Skoptsov N.A., Bogdanov K.V., Glazunov I.V. Novel Transparent Glass-Ceramics Based on Co:Li(Al,Ga)508 Nanocrystals for Passive Q-Switching of Er Lasers // International Conference Laser Optics. LO 2016-2016. pp. R924.

119. Богданова Г.С., Антонова С.JI., Джурннскнй Б.Ф. Распределение окрашивающих ионов в структуре ситаллов // Изв. Акад. Наук СССР. Неорг. Матер. 1969. Т. 5.-№1. С.204.

120. Dymshits O.S., Zhilin А.А., Petrov V.I., TsenterM.Ya., Chuvaeva T.I., Shashkin A.V., Golubkov V.V., Kang U., Lee K.H. Raman spectroscopic study of phase transformations in titanium-containing magnesium aluminosilicate glasses // Glass Phys. Chem. 2002. Vol. 28. pp. 66-78.

121. Golubkov V.V., Dymshits O.S., Zhilin A.A., Chuvaeva T.I., Shashkin A.V. On the phase separation and crystallization of glasses in the Mg0-Al203-Si02-Ti02 System// Glass Phys. Chem. 2003. Vol. 29. pp. 254-266.

122. Loiko P.A., Dymshits O.S., Skoptsov N.A., Malyarevich A.M., Zhilin A.A., Alekseeva I.P., Tsenter M.Y., Bogdanov K.V., Mateos X., Yumashev K.V., Crystallization and nonlinear optical properties of transparent glass-ceramics with Co:Mg(Al,Ga)204 nanocrystals for saturable absorbers of lasers at 1.6-1.7 jim // J. Phys. Chem. Solids 103 (2017) 132-141.

123. Vitkin V.V., Polyakov V.M., Kharitonov A.A., Buchenkov V.A., Rodionov A.Yu., Zhilin A.A., Dymshits O.S. and Loiko P.A. Compact 0.7 mJ/11 ns eye-safe erbium laser//Laser Phys. 2016. Vol. 26. P. 125801.

124. Tanguy E., Feugnet G., Pocholle J.P., Blondeau R., Poisson M.A. and Duchemin J.P. Modelling of the erbium-ytterbium laser //Opt. Commun. 1998. Vol. 145. P. 105-8.

125. Быков B.H., Изынеев A.A., Садовой А.Г., Садовский П.И. Сорокина О.А. Излучатель на эрбиевом стекле с поперечной полупроводниковой накачкой и пассивной модуляцией добротности //Квант. Электроника. 2008. Том 38. №3. С. 209-212.

126. Boutchenkov V., Kuchma I., Levoshkin A., Mak A., Petrov A, Hollemann G. High Efficiency Diode-Pumped Q-Switched Yb:Er:Glass Lasers // Optics Communication. 2000. Vol. 177. pp. 383-388.

127. Levoshkin A., Petrov A., Montagne J.E. High-efficiency diode-pumped Q-switched Yb:Er:glass laser// Optics Communication. 2000. Vol. 185. pp. 399-405