Структурная обусловленность свойств. Часть IV. Кристаллохимия материалов нелинейной оптики. Кристаллохимия пьезоэлектриков. Кузьмичева Г.М. - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

17
(Ce
0.76 0.80
Gd
0.24 0.20
)Sc
3
(BO
3
)
4
, или без образования
сверхструктуры для (Ce
0.70
Gd
0.30
)Sc
3
(BO
3
)
4
.
Твердые растворы состава (Ce
1-x-y
Nd
y
Gd
x
)Sc
3
(BO
3
)
4
, лежащих
внутри треугольника диаграммы, кристаллизуются в
гексагональной сингонии со сверхструктурой пр. гр. P321 или P3 и
удвоением параметров элементарной ячейки. Однако, количество
сверхструктурных линий и симметрия подъячейки зависят от
состава твердого раствора: для (Ce
0.41(4)
Nd
0.46
Gd
0.13
)Sc
3
(BO
3
)
4
найдена пр. гр. R32 со слабо выраженной сверхструктурой, а для
(Ce
0.57
Nd
0.25
Gd
0.18
)Sc
3
(BO
3
)
4
выявлена пр. гр. P321 c большим
количеством сверхструктурных отражений. Возможно, более
тщательный подбор состава расплава позволит исключить
образование сверхструктуры и получить кристаллы высокого
структурного и оптического совершенства.
I.2. Соединения LnСa
4
O(BO
3
)
3
В последнее время внимание исследователей обращено на
кристаллы общего состава LnCa
4
O(BO
3
)
3
. Эти кристаллы по
лазерным характеристикам и нелинейным свойствам сопоставимы с
такими известными активными и активно-нелинейными средами,
как активированные Nd допированные неодимом Yal
3
(BO
3
)
4
,
LaSc
3
(BO
3
)
4
и (Сe,Gd)Sc
3
(BO
3
)
4
. Они имеют стойкость к
одномикронному лазерному излучению наносекундного диапазона
длительности на уровне 1 ГВт/см
2
, эффективную нелинейную
восприимчивость порядка 10
-12
м/В, допускают введение
активаторных ионов в высоких концентрациях и, главное,
высокотехнологичны при выращивании.
В лазерных материалах, активированных Er и Yb, определяющее
влияние на эффективность полуторомикронной генерации имеет
отношение величины вероятности обратного переноса энергии
возбуждения по каналу Er(
4
I
11/2
4
I
15/2
) Yb(
2
F
7/2
2
F
5/2
) к
величине вероятности многофононной безызлучательной
релаксации Er(
4
I
11/2
4
I
13/2
). Не малую роль играют и такие
18
эффекты как кумулятивные взаимодействия, нелинейное тушение и
т.д. В фосфатных стеклах введение ионов церия в концентрациях
6-7х10
20
см
-3
приводит к уменьшению времени жизни уровня
4
I
11/2
более чем втрое, благодаря эффекту фононной релаксации,
протекающему в парах Ce-Er по схеме
4
I
11/2
(Er),
2
F
5/2
(Ce)
4
I
13/2
(Er),
2
F
7/2
(Ce). Не исключено, что выращивание
соактивированных Ce, Er и Yb кристаллов YCa
4
O(BO
3
)
3
удастся
кардинально снизить пороговую плотность мощности накачки.
Соединения LnCa
4
O(BO
3
)
3
(пр. гр. Cm) имеют структуру,
подобную Ca
5
(BO
3
)
3
F,
и известны для всего ряда Ln от La до Lu.
Редкоземельные металлы и кальций занимают три
кристаллографические позиции (рис. 7), поэтому полная
кристаллохимическая формула двойных боратов LnCa
4
O(BO
3
)
3
может быть записана в виде (Ln
x1
Ca
1-x1
)(Ln
x2
Ca
1-x2
)Ca
2
O(BO
3
)
3
.
"Атомы" (Ln,Ca)(1) и (Ca,Ln)(2) имеют октаэдрическое окружение
(КЧ6); полиэдр атома Ca(3) - сильно искаженная двухшапочная
тригональная призма (КЧ8); атомы бора находятся в плоских
треугольниках (КЧ3).
Рис. 7. Кристаллическая структура LnCa
4
O(BO
3
)
3
                                 17                                                                  18
   (Ce0.76 0.80Gd0.24 0.20)Sc3(BO3)4,   или  без      образования     эффекты как кумулятивные взаимодействия, нелинейное тушение и
сверхструктуры для (Ce0.70Gd0.30)Sc3(BO3)4.                           т.д. В фосфатных стеклах введение ионов церия в концентрациях
       Твердые растворы состава (Ce1-x-yNdyGdx)Sc3(BO3)4, лежащих                                                                4
внутри        треугольника       диаграммы, кристаллизуются     в     6-7х1020см-3 приводит к уменьшению времени жизни уровня I11/2
гексагональной сингонии со сверхструктурой пр. гр. P321 или P3 и      более чем втрое, благодаря эффекту фононной релаксации,
удвоением параметров элементарной ячейки. Однако, количество                                                     4         2
                                                                      протекающему в парах Ce-Er по схеме I11/2(Er), F5/2(Ce)
сверхструктурных линий и симметрия подъячейки зависят от              4            2
состава твердого раствора: для (Ce0.41(4)Nd0.46Gd0.13)Sc3(BO3)4         I13/2(Er),   F7/2(Ce).  Не  исключено,    что    выращивание
найдена пр. гр. R32 со слабо выраженной сверхструктурой, а для        соактивированных Ce, Er и Yb кристаллов YCa4O(BO3)3 удастся
(Ce0.57Nd0.25Gd0.18)Sc3(BO3)4 выявлена пр. гр. P321 c большим         кардинально снизить пороговую плотность мощности накачки.
количеством сверхструктурных отражений. Возможно, более                   Соединения LnCa4O(BO3)3 (пр. гр. Cm) имеют структуру,
тщательный подбор состава расплава позволит исключить                 подобную Ca5(BO3)3F, и известны для всего ряда Ln от La до Lu.
образование сверхструктуры и получить кристаллы высокого              Редкоземельные        металлы   и   кальций     занимают    три
структурного и оптического совершенства.                              кристаллографические позиции (рис. 7), поэтому полная
                                                                      кристаллохимическая формула двойных боратов LnCa4O(BO3)3
                                                                      может быть записана в виде (Lnx1Ca1-x1)(Lnx2Ca1-x2)Ca2O(BO3)3.
             I.2. Соединения LnСa4O(BO3)3                             "Атомы" (Ln,Ca)(1) и (Ca,Ln)(2) имеют октаэдрическое окружение
                                                                      (КЧ6); полиэдр атома Ca(3) - сильно искаженная двухшапочная
   В последнее время внимание исследователей обращено на              тригональная призма (КЧ8); атомы бора находятся в плоских
кристаллы общего состава LnCa4O(BO3)3. Эти кристаллы по               треугольниках (КЧ3).
лазерным характеристикам и нелинейным свойствам сопоставимы с
такими известными активными и активно-нелинейными средами,
как активированные Nd допированные неодимом Yal3(BO3)4,
LaSc3(BO3)4 и (Сe,Gd)Sc3(BO3)4. Они имеют стойкость к
одномикронному лазерному излучению наносекундного диапазона
длительности на уровне 1 ГВт/см2, эффективную нелинейную
восприимчивость порядка 10-12 м/В, допускают введение
активаторных ионов в высоких концентрациях и, главное,
высокотехнологичны при выращивании.
   В лазерных материалах, активированных Er и Yb, определяющее
влияние на эффективность полуторомикронной генерации имеет
отношение величины вероятности обратного переноса энергии
                                   4
                                        4          2      2
возбуждения по каналу Er( I11/2          I15/2) Yb( F7/2    F5/2) к
величине    вероятности        многофононной     безызлучательной
              4      4
релаксации Er( I11/2  I13/2). Не малую роль играют и такие                   Рис. 7. Кристаллическая структура LnCa4O(BO3)3

Страницы