Синтез, структура и свойства люминесцентных тонкопленочных покрытий на основе оксидных нанокристаллов, легированных редкоземельными элементами, в составе кварцевых микрокапиллярных структур

В ходе выполнения НИР получены следующие научные результаты: - Определены химические составы и синтезированы модифицирующие растворы, обладающие высокой адгезией к поверхности кварцевого стекла и обеспечивающие формирование люминесцентных тонкопленочных покрытий на основе нанокристаллов оксида гадолиния, легированного ионами неодима (Gd2O3:Nd3+), и алюмоиттриевого граната, легированного ионами иттербия (YAG:Yb3+). - Разработаны методы формирования однородных люминесцентных тонкопленочных покрытий заданного химического состава на внутренней поверхности капилляров и микрокапиллярных световодных и антисветоводных структур из кварцевого стекла, характеризуемых максимальной способностью к заполнению модифицирующими растворами. - Оптимизированы методы высокотемпературного перетягивания заполненных модифицирующими растворами микрокапиллярных структур из кварцевого стекла в оптические элементы с равномерным пространственным (поперечным и продольным) распределением нанокристаллов Gd2O3:Nd3+ и YAG:Yb3+ в сформированных тонкопленочных покрытиях без существенной структурной и фазовой трансформации нанокристаллов при взаимодействии с кварцевым стеклом в условиях высоких температур. - Исследовано влияние химического состава и кристаллической структуры сформированных в тонкопленочных покрытиях нанокристаллов Gd2O3:Nd3+ на интенсивность люминесценции микрокапиллярных структур и полученных из них в условиях высокотемпературного перетягивания оптических элементов. - На основе капилляров из кварцевого стекла с оксидными нанокристаллами YAG:Nd3+, и микроструктурированного волоконного световода, в каналах которого синтезированы кристаллы аналогичного химического состава, разработаны макетные образцы люминесцентных волоконно-оптических датчиков, позволяющих измерять температуру окружающей среды в диапазоне от 50 °C до 600 °C. Полученные в процессе выполнения НИР результаты показали, что жидкостный полимерно-солевой метод синтеза наноразмерных оптических покрытий подходит для модификации микрокапиллярных световодных структур из кварцевого стекла тонкопленочными покрытиями на основе высоколюминесцентных нанокристаллов Gd2O3:Nd3+и YAG:Yb3+и не приводит к существенному структурному и фазовому преобразованию синтезированных кристаллов в процессе перетягивания преформы в световод. Показано, что люминесцентные характеристики сформированных тонкопленочных покрытий аналогичны таковым, присущим объемным кристаллам. Полученные волоконно-оптические элементы перспективны для применения в лазерной технике и сенсорных приложениях, в частности, в качестве элементов высокочувствительных люминесцентных нанотермометров, функционирующих в ближней инфракрасной области спектра.