3.3.2. Ниобаты

Ниобаты находят широкое и успешное применение в квантовой электронике, но в основном в качестве неактивных модуляционных материалов благодаря своим замечательным нелинейным электрооптическим свойствам (особенно ниобаты лития и калия, ниобаты переходных металлов, двойные ниобаты типа

Интенсивное вынужденное излучение получено на кристаллах ниобата кальция и ниобата лития

Ниобат кальция

Физико-химические свойства

(см. скан)

В системе образуется еще одно конгруэнтно плавящееся соединение с которое также интересно в качестве матрицы активного вещества.

Монокристаллы обоих ниобатов кальция вытягиваются из расплава по методу Чохральского на воздухе.

Исходными веществами служат реактивы карбоната кальция и пятиокись ниобия. Кристаллы хорошего качества получались при скорости вытягивания около но при меньших скоростях достигалось лучшее совершенство кристаллов. Таким образом выращивают кристаллы длиной 130 мм и диаметром 3—5 мм.

Положение энергетических уровней трехвалентных редкоземельных ионов в решетке ниобата кальция такое же, как и в вольфрамате кальция. Компенсацию заряда осуществляют добавлением ионов Na+ в кристаллы, легированные неодимом, и титана Ti4+ для изоморфного замещения Nb5+ в кристаллы с гольмием, празеодимом, эрбием и туллием. Рабочие концентрации активаторов (в расплаве) составляют 0,5 вес.

Из кристаллов, вытянутых по методу Чохральского, изготовлены стержни длиной 30 мм и диаметром 3 мм. Концы сферические с радиусом кривизны 3,4 см полированы и посеребрены так, что один конец имеет -ное отражение, - другой -ное пропускание. Из активного элемента с 0,5% неодима было получено вынужденное излучение с длиной волны 1,060 мкм соответствующее переходу Пороговая энергия составляла 2,0 Дж, что близко к величине 1 Дж для вольфрамата кальция в тех же условиях. Время жизни верхнего состояния лазерного перехода

Отличие спектров поглощения и люминесценции ниобата кальция с неодимом от вольфрамата заключается в следующем: ширина линий ниобата кальция в три раза меньше и меньше число излучательных линий. Это указывает на меньшее влияние механизмов компенсации на спектр редкоземельного иона в этой матрице и меньшее число разнообразных оптических центров.

Кристаллы ниобата кальция с гольмием, компенсированные титаном, давали излучение с длиной волны 2,047 мкм с пороговой энергией 93 Дж. Время жизни метастабильного уровня лазерного перехода составляло

Кристаллы ниобата кальция с празеодимом, тулием и эрбием, компенсированные титаном, давали вынужденное излучение с длиной волны соответственно 1,04, 1,91 и 1,61 мкм и пороговыми энергиями. 20—25, 160 и 800 Дж.

Ниобат лития — замечательный материал для нелинейной оптики, эффективно применяемый

для модуляции и умножения частоты электромагнитного излучения. Свойства ниобата лития рассмотрены в гл. 8. Однако здесь следует отметить успешную попытку создания ОКГ на этом материале.

Кристалл был выращен по методу Чохральского из платинового тигля. Концентрация неодима составляла 1 вес. в расплаве. Активный стержень имел длину

19 мм и диаметр 5 мм. Резонатор конфокальный, образованный внешнимидиэлектрическими зеркалами с радиусом кривизны 500 мм и коэффициентом отражения 99%. При замене одного из 99%-ных зеркал 70%-ным величина пороговой энергии (3,5 Дж при использовании лампы не изменялась, что указывает на невысокое оптическое качество кристалла. Тем не менее значение порога невелико.

Вынужденное излучение в импульсном режиме при комнатной температуре имеет максимальную интенсивность при длине волны 1,0846 мкм с шириной линии нм. Время жизни возбужденного состояния равно Центры двух других, менее интенсивных, линий находятся около 1,079 и 1,093 мкм.

Из других соединений наблюдалась вынужденная люминесценция метаниобатов магния, кальция, цинка и кадмия типа и метатанталата кальция