| dc.contributor.author | Gorbachenya, K. N. | |
| dc.contributor.author | Deineka, R. V. | |
| dc.contributor.author | Kisel, V. E. | |
| dc.contributor.author | Yasukevich, A. S. | |
| dc.contributor.author | Shekhovtsov, A. N. | |
| dc.contributor.author | Kosmyna, M. B. | |
| dc.contributor.author | Kuleshov, N. V. | |
| dc.coverage.spatial | Минск | ru |
| dc.date.accessioned | 2019-03-15T12:18:19Z | |
| dc.date.available | 2019-03-15T12:18:19Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.identifier.citation | Er,Yb:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd) – Novel 1.5 μm Laser Crystals = Кристаллы Er,Yb:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd) – новые среды для лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,5 мкм / K. N. Gorbachenya [et al.] // Приборы и методы измерений : научно-технический журнал. – 2019. – Т. 10, № 1. – С. 14-22. | ru |
| dc.identifier.uri | https://rep.bntu.by/handle/data/50721 | |
| dc.description.abstract | The search for new crystalline host materials for the usage in lasers emitting in the eye-safe spectral range of 1.5–1.6 μm is an important task. The aim of this work was to study the growth technique, spectroscopic properties and laser characteristics of new active media – crystals Er3+,Yb3+:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd). Calcium-yttrium Er3+,Yb3+:Ca3Y2(BO3)4 (CYB) and calcium-gadolinium Er3+,Yb3+:Ca3Gd2(BO3)4 (CGB) oxoborate crystals co-doped with erbium and ytterbium ions were investigated. Polarized absorption and emission cross-section spectra were determined. The lifetimes of 4I11/2 and 4I13/2 energy levels of Er3+ ions were measured and ytterbium-erbium energy transfer efficiencies were estimated. The calculation of the gain cross-section spectra was performed. By using of Er3+,Yb3+:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd) crystals the laser performance was realized, for the first time to the best of our knowledge. The laser characteristics were
studied in a quasi-CW (QCW) laser operation. The wide band with a peak at the wavelength of 976 nm is observed in the absorption spectra of both crystals. This peak coincides with the emission wavelength of the pump laser diodes for Yb-doped active media. The maximum value of absorption cross-section was 1.7 × 10–20 cm2 for polarization E // b for both
crystals. The lifetimes of the upper laser level 4I13/2 of Er3+ ions were 580 ± 30 μs and 550 ± 30 μs for Er,Yb:CYB and Er,Yb:CGB crystals, respectively. The energy transfer efficiencies from ytterbium to erbium ions for an Er,Yb:CYB and Er,Yb:CGB crystals were 94 % and 96 %, respectively. According to gain spectrum of the Er,Yb:CYB crystal the gain band peak is centered at the wavelength of 1530 nm. The maximum QCW output power was 0.5 W with slope efficiency of 13 % regarding to absorbed pump power for an Er,Yb: CYB crystal. The laser beam parameter M2 did not exceed < 1.5.
Based on the obtained results, it can be concluded that these crystals are promising active media for lasers emitting in the spectral range of 1.5–1.6 μm for the usage in laser rangefinder and laser-induced breakdown spectroscopy systems, and LIDARs. | ru |
| dc.language.iso | en | ru |
| dc.publisher | БНТУ | ru |
| dc.title | Er,Yb:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd) – Novel 1.5 μm Laser Crystals | ru |
| dc.title.alternative | Кристаллы Er,Yb:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd) – новые среды для лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,5 мкм | ru |
| dc.type | Article | ru |
| dc.identifier.doi | 10.21122/2220-9506-2019-10-1-14-22 | |
| local.description.annotation | Поиск новых кристаллических матриц для применения в лазерах, излучающих в условно безопасном для глаз спектральном диапазоне 1,5–1,6 мкм, является актуальной задачей. Целью данной работы являлось изучение технологии роста, спектроскопических свойств и генерационных характеристик новых активных сред – кристаллов Er3+,Yb3+:Ca3RE2(BO3)4 (RE=Y, Gd). В качестве исследуемых образцов использовались кристаллы кальций-иттриевого Er3+,Yb3+:Ca3Y2(BO3)4 (CYB) и кальций-гадолиниевого Er3+,Yb3+:Ca3Gd2(BO3)4 (CGB) оксоборатов, соактивированных ионами эрбия и иттербия. В результате определены спектры поперечных сечений поглощения и стимулированного испускания в поляризованном свете. Определены времена жизни энергетических уровней 4I11/2 и 4I13/2 иона эрбия, а также проведена оценка эффективности переноса энергии от ионов иттебрия к ионам эрбия. Выполнен расчет спектров поперечных сечений усиления. Впервые с использованием кристаллов реализована лазерная генерация, изучены генерационные характеристики в квазинепрерывном режиме генерации. В спектрах поглощения для обоих кристаллов наблюдается полоса с пиком на длине волны 976 нм, что согласуется с длиной волны испускания лазерных диодов, применяемых для накачки активных элементов с ионами Yb3+. Наибольшее значение поперечного сечения поглощения для обоих кристаллов составило 1,7 × 10–20 см2 для поляризации E // b на длине волны 976 нм. Время жизни верхнего лазерного уровня 4I13/2 составило 580 ± 30 мкс и 550 ± 30 мкс для кристаллов Er,Yb:CYB и Er,Yb:CGB соответственно. Эффективность переноса энергии от ионов иттербия к ионам эрбия составила 94 % для кристалла Er,Yb:CYB и 96 % для Er,Yb:CGB. Расчет спектра усиления для кристалла Er,Yb:CYB, показал что максимум полосы усиления находится на длине волны 1530 нм. Максимальное значение выходной мощности в квазинепрерывном режиме генерации составило 0,5 Вт при дифференциальной эффективности по поглощенной мощности накачки 13 % для кристалла Er,Yb:CYB, параметр распространения лазерного пучка М 2 не превышал 1,5.
На основе полученных результатов, можно сделать вывод, что данные кристаллы являются перспективными активными средами для лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,5–1,6 мкм, для применения в составе систем лазерной дальнометрии, лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии и лидаров. | ru |
