Комплексное исследование спектрально-генерационных и термооптических характеристик отечественных оксидных керамик для лазерных систем мульти-киловаттного класса

Объект исследования - образцы высокопрозрачных отечественных лазерных керамик иттрий-алюминиевого граната, допированных ионами трехвалентного неодима с концентрацией 1...4 ат.%. Цель исследования - разработка методов измерений удельных потерь в керамиках и их последующая экспериментальная апробация. Исследования проводились по двум основным направлениям: 1) расчет коэффициентов усиления активных элементов при учете удельных потерь на поглощение и рассеяние; 2) измерение удельных потерь образцов отечественных керамик Nd:YAG, синтезированных в ИЭФ УрО РАН (г. Екатеринбург), ФИРЭ (г. Фрязино) и ФКП ГЛП "Радуга" (г. Владимир). В рамках первого направления на основе приближения скоростных уравнений получено аналитическое уравнение, описывающее коэффициент однопроходного усиления для керамики с потерями. В приближении малых потерь детально проанализированы случаи насыщенного и ненасыщенного усиления, сделан вывод о принципиальной возможности определения удельных потерь по результатам измерений коэффициента усиления в разных режимах. Удельные потери на поглощение в керамиках Nd:YAG были измерены калориметрическим методом на основе стандарта ISO 11551, для керамики №1570 (ИЭФ) они составили 0,89%/см. В керамиках ФИРЭ обнаружен рост удельных потерь при увеличении концентрации неодима свыше 2%, от 0,7%/см до 1,3%/см для 4%Nd:YAG. Керамики 1%Nd:YAG №4 и №5, синтезированные в ФКП ГЛП "Радуга", показали наименьшую величину удельных потерь - 0,15%/см и 0,1%/см, что находится на уровне лучших мировых достижений. Спектрально-генерационные исследования образцов керамик, а также измерения насыщенного и ненасыщенного коэффициентов усиления запланированы на следующем этапе работ. В целом все поставленные в рамках проекта задачи 2018 г. выполнены полностью.