Интенсивности сверхчувствительных переходов редкоземельных ионов в оксидных лазерных кристаллах

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 РЗионов 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 вс1Ю4 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 07−02−55а) — 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 У3А15 012: 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 гранатаб) кристаллах двойных вольфраматов и молибдатовв) кристаллах ортованадатовг) 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, 5⁰⁴)2:Ш, концентрационных рядов кристаллов №ЬахОс11.х (\Ю4)2 и молибдатов о I.

КаЬахв (11.х (Мо04)2 (х=0¹), активированных ионами Тш, а также кристаллов КаУ0-з 16(10,62⁰⁴)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, 5⁰⁴)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, Сс1Ю4), 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, 4б⁰⁴)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-4б⁰⁴)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 гранатаб) кристаллах двойных вольфраматов и молибдатовв) кристаллах ортованадатовг) 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 15 601 680 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 № 09−02−8 524-з) — Международной конференции «Crystal materials-2010» (Харьков, 2010, участие в конференции поддержано грантом РФФИ № 10−02−8 210-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 № 23 736.29. 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 № 2 008 118 076. 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-, микрои 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-, микрои 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 NaLaxGdyTniixy (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 2011 г. 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.

4. Результаты исследования низкотемпературных спектров поглощения и температурных зависимостей сил осцилляторов ионов Мс!3+ в кристаллах КаЬа0.50с1о-5⁰⁴)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, 4б⁰⁴)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.