ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ "Эффективные лазерные кристаллы на основе трех и четырехкомпонентных фторидов CaF2-SrF2-YbF3-LuF3" (промежуточный)

Выращены серии кристаллов: Ca₁₋ₓSrₓ F₂ (при варьировании х от 0 до 1), активированных 4 мол. % YbF₃, в количестве 24 шт. (плановый показатель - не менее 12 шт.); CaF₂ - 4 мол. % (Lu₁₋yYbyF₃), SrF₂ - 4 мол. % (Lu₁₋yYbyF₃) и Ca₁₋ₓSrₓF₂ - 4 мол. % (Lu₁₋yYbyF₃) (при варьировании у от 0,05 до 0,15) в количестве 16 шт. (плановый показатель - не менее 12 шт.). Оптимизированы условия выращивания: температурный градиент, скорость выращивания, давление газа в камере. Методом РФА показано отсутствие посторонних фаз в выращенных кристаллах, определены параметры элементарной ячейки, и построена их зависимость для концентрационных серий твердых растворов Ca₁₋ₓSrₓF₂ (при варьировании х от 0 до 1) и CaF₂:YbF₃. Сравнение рассчитанной рентгеновской плотности с плотностью, измеренной на образцах кристаллов, позволило уточнить кристаллографическую позицию фтора, компенсирующего избыточный заряд Yb³⁺. Анализ элементного состава различных областей були кристалла позволил подобрать технические условия компактирования шихты и выращивания кристаллов с равномерным распределением ионов Yb³⁺ по длине були (неравномерность не превышает 10%). Изучение морфологии поверхности образцов кристаллов показало наличие крупных блоков (3 - 8 мм), что характерно для кристаллов флюорита, активированного редкоземельными ионами. Наличие блочной структуры не влияет на оптическое качество кристаллов. Изучение коэффициента температурного расширения в широком температурном диапазоне (20 - 900°С) кристаллов CaF₂: 4 мол. % YbF₃, SrF₂: 4 мол. % YbF₃ и Ca₀,₇Sr₀,₃F₂: 4 мол. % YbF₃ при различных нагрузках показало начало пластической деформации кристаллов Ca₀,₇Sr₀,₃F₂: 4 мол. % YbF₃ при температуре 850°С и нагрузке 3 МПа. Методом оптической спектроскопии концентрационных серий кристаллов Ca₁₋ₓSrₓF₂ (при варьировании х от 0 до 1), активированных 4 мол. % YbF₃, выявлено, что: для кристаллов конгруэнтного состава характерна большая пиковая интенсивность линий поглощения кластеров относительно пиковых значений поглощения тетрагональных центров по сравнению с другими кристаллами твердого раствора CaF₂ - SrF₂; ионам Sr²⁺ энергетически выгодно находиться в ближайшем локальном окружении как тетрагонального центра, так и в большей степени - кластера; точке конгруэнтного плавления соответствуют спектры с минимальным неоднородным уширением как линий тетрагональных центров, так и линий кластеров (это связано с тем, что в указанных кристаллах возникает упорядочение локальной структуры окружения этих оптических центров или повышается однородность их строения. Селективная лазерная спектроскопия ионов Yb³⁺ в кристаллах CaF₂: 4 мол. % YbF₃ и SrF₂: 4 мол. % YbF₃ при температуре 20 К выявила сложную неоднородную структуру линии поглощения оптических кластеров, что свидетельствует о наличии нескольких различных позиций ионов Yb³⁺ в структуре кластера или нескольких моделей кластеров в этих кристаллах.