Разработка методики выращивания и исследование монокристаллов CaF2-SrF2-RF3 и BaF2-SrF2-RF3 (R- Er, Ho, Tm, Pr) высокого оптического качества для эффективных лазеров видимого и ИК-диапазонов спектра (Отчет за 2018г)

Выращено более 43 монокристаллов твердых растворов CaF₂-SrF₂-RF₃ (R = Pr, Er, Ho, Tm) без вредного ростового дефекта – ячеистой субструктуры. На основе фазовой диаграммы системы CaF₂-SrF₂ рассчитана функция устойчивости фронта кристаллизации, а при выращивании монокристаллов этой матрицы проведена оценка коэффициента взаимодиффузии ионов кальция и стронция в расплаве: D > 2,4·10⁻⁴ см²/с. Эта величина на порядок больше, чем коэффициенты диффузии редкоземельных ионов в расплавах фторидов кальция и стронция. Проведена теплофизическая характеризация типичных образцов тройного состава. Определены коэффициенты теплопроводности в широком концентрационном и температурном диапазоне (50 - 300 К), показано, что при комнатной температуре коэффициенты теплопроводности трехкомпонентных кристаллов составляют 2,5 - 3 Вт/(м·К). Методом рентгенофазового анализа подтверждено получения однофазных образцов твердых растворов с флюоритовой кристаллической решеткой и определены параметры решетки. Приведены коэффициенты термического расширения в диапазоне 25 - 300 К. На рефрактометре Metricon определены показатели преломления на трех длинах волн: 633, 969 и 1539 нм c точностью 0,0005. Для выращенных монокристаллов зарегистрированы спектры пропускания, а также рассчитаны коэффициенты пропускания и сечения поглощения, а также оценено время жизни лазерных переходов. Проведена оценка геометрических размеров лазерных элементов. Результаты позволят продвинуться в решении актуальных проблем фотоники, в том числе при зондировании неоднородных сред и материалов.