ПЕРСПЕКТИВНІ ЛІТІЙАЛЮМОСИЛІКАТНІ СКЛОКРИСТАЛІЧНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ІМПУЛЬСНОЇ ДАЛЬНОМЕТРІЇ

Автор(и)

  • Оксана Вікторівна Саввова Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1205-8608
  • Олег Георгійович Тур Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, Ukraine https://orcid.org/0009-0000-3438-0820
  • Геннадій Костянтинович Воронов Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-1205-8608
  • Олексій Ігорович Фесенко Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3888-9493
  • Олена Вікторівна Бабіч «Український науково-дослідний інститут екологічних проблем», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0821-1585
  • Юлія Олегівна Смирнова Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1927-2714

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2023.02.02

Ключові слова:

літійалюмосилікатні стекла, склокристалічні матеріали, наноструктура; шпінель, затвори, пасивна модуляція добротності

Анотація

Встановлена актуальність створення імпульсних наносекундних лазерних приладів поліфункціонального призначення з довжиною хвилі генерації, що лежить в умовно безпечній для зору області спектру 1,5÷1,6 мкм. Визначено перспективність використання режиму пасивної модуляції добротності при отриманні потужних наносекундних лазерних імпульсів з розбіжністю випромінювання, близькою до дифракційної. Проаналізовано матеріали для затворів, які функціонують у режимі пасивної модуляції добротності: твердотільні нелінійно-оптичні матеріали на основі монокристалів ітрієво-алюмінієвого гранату легованого катіонами неодиму, хрому, ванадію та інших Nd- або Yb-легованих кристалів в діапазоні довжин хвилі 0,8 – 1,2 мкм. Підтверджена перспективність  використання оксидних монокристалів, що активовані іонами Со2+ у чотирьох координованих киснем позиціях для MgAl2O4, LiGa5O8, LaMgAl11O19. Визначена доцільність розробки прозорої склокераміки на основі алюмомагнієвої та літієвогалієвої шпінелі для імпульсної дальнометрії, зважаючи на її комерційну доступність, простоту технології виробництва, а також однорідність розподілу активатора у об’ємі. Визначена доцільність створення нового типу нелінійно-оптичних матеріалів на основі наноструктурованої термостійкої літійалюмосилікатної склокераміки з нанокристалами шпінелі, які активовані іонами Со2+ в умовах низькотемпературної термічної обробки. Сформульовано мету та завдання роботи, які полягають у обґрунтуванні вибору системи та складів стекол для одержання склокристалічних матеріалів як пасивного лазерного затвору для потужних лазерів, які функціонують на довжині хвилі 1,54 мкм та відрізняються високою термостійкістю. Обґрунтовано вибір літійалюмосилікатної системи R2O – RO – RO2 – P2O5 – R2O3 – SiO2 на основі фазоутворюючих SiO2, Al2O3, Li2O, модифікуючих K2O; RO – MgO, ZnO, CaO, SrO, BaO компонентів  та комплексного каталізатору кристалізації P2O5, CeO2, TiO2, SnO2, ZrO2 та ZnO, сформульовано структурні критерії до скломатриці. Спроектовано склади модельних стекол з урахуванням розрахованих показників fSi > 0,22, Ккр ≥ 3,5, Кпр ≥ 2,1 та встановлена вірогідність одержання на їх основі прозорих  склокристалічних матеріалів із ситалізованою структурою для імпульсної дальнометрії.

Біографії авторів

Оксана Вікторівна Саввова, Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова

Доктор технічних наук, професор, професор кафедри хімії та інтегрованих технологій

Олег Георгійович Тур, Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова

аспірант кафедри хімії та інтегрованих технологій

Геннадій Костянтинович Воронов, Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова

Кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри хімії та інтегрованих технологій

Олексій Ігорович Фесенко, Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова

Кандидат технічних наук, старший викладач кафедри хімії та інтегрованих технологій

Олена Вікторівна Бабіч, «Український науково-дослідний інститут екологічних проблем»

кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник лабораторії міських і промислових стічних вод НДУ

Юлія Олегівна Смирнова, Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова

Кандидат технічних наук, старший викладач кафедри хімії та інтегрованих технологій

Посилання

Kaushal H., Kaddoum G. Applications of Lasers for Tactical Military Operations. IEEE Access. 2017, 5, Р. 20736-20753. DOI 10.1109/ACCESS.2017.2755678.

Pugliese D., Boetti N., Janner D. High Concentration Yb-Er Co-Doped Multi-Component Phosphate Glasses for Compact Eye-Safe Optical Amplifiers. 22nd International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), 2020. DOI:10.1109/ICTON51198.2020.9203163.

Titov A. N., Ivanov V. N., Vetrov V. N., Ignatenkov B. A., Krutova L. I., Dukel’skiĭ K. V., Storoshchuk O. B., Medovolkin V. V., Urbanovich E. V., Ivanov D. V. Mechanism for clarifying YAG:V3+ passive laser shutters accompanying SRS conversion in KGW:Nd3+ crystals. Journal of Optical Technology. 2008, 75, 1, Р. 38-40. doi.org/10.1364/JOT.75.000038.

Tao Chen, Xin Chen, Chenglin Zhou, Ming Li, Rong Shu. Single-longitudinal-mode-operated, passively Q-switched Nd:YAG/Cr4+:YAG microchip laser with >100 kHz repetition rate and <400 ps pulse width. Appl Opt. 2020, 1, 59(13). Р. 4191-4197. doi: 10.1364/AO.59.004191.

Xinxing Lei, Xing Fu Qiang Liu. Hybrid Nd:YAG/Nd:LuAG Nanosecond Laser Oscillator and Amplifier. Front. Phys. 2022, 10. https://doi.org/10.3389/fphy.2022.922651.

Kifle E., Loiko P., Romero C., Rodríguez Vázquez de Aldana J., Ródenas A., Zakharov V.,. Veniaminov A, Aguiló M., Díaz F., Griebner U., Petrov V., Mateos X. Femtosecond-laser-written Ho:KGd(WO4)2 waveguide laser at 2.1 μm. Opt. Lett. 2019, 44, Р.1738-1741. doi: 10.1364/OL.44.001738.

Sokol M., Ratzker B., Kalabukhov S., Dariel M. P., Galun E., Frage N. Transparent Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel Fabricated by Spark Plasma Sintering. Special Issue: Materials Research in Israel, 2018, V. 30, Iss. 41. DOI: 10.1002/adma.201706283.

Helden, S., Krüger M., Malzbender J. Strength of transparent ceramic composites with spinel. Journal of Materials Science. 2019, Vol. 54, p. 14666–14676. DOI: 10.1007/s10853-019-03982-y.

Kulish V., Koch D., Manzhos S. Aluminium and magnesium insertion in sulfur-based spinels: a first-principles study. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, 19, 6076-6081. https://doi.org/10.1039/C6CP08284J.

Filatova N. V., Bushkova T. M., Kosenko N. F. Synthesis of Cobalt Spinel: Effect of Mechanical Activation and Magnesium/Zinc Ion Doping. Glass and Ceramics. 2019, V. 76, p.311–314. DOI:10.1007/s10717-019-00190-7.

Sha Su, Qiang Liu, Jiangxu Li. A simple way to prepare Co:MgAl2O4 transparent ceramics for saturable absorber. Journal of Alloys and Compounds. 2019,V. 797, P. 1288-1294. DOI:10.1016/J.JALLCOM.2019.04.322.

Jing Yanqiu, L. Qiang, Li Jiang. Fabrication of Highly Transparent Co:MgAl2O4Ceramic Saturable Absorber for Passive Q-switching in 1.5μm. Journal of Inorganic Materials, 2021. DOI:10.15541/jim20200679.

Shirakov A., Burshtein Z., Goldstein A., Frumker E. Use of Co2+:MgAl2O4 transparent ceramic in passive Q-switching of Er:Glass laser at 1534 µm. Optics Express, 2020, 28(15). DOI:10.1364/OE.398246.

Dymshits O., Vitkin V., Loiko P. Transparent glass-ceramics based on Co2+-doped γ-GaxAl2−xO3 spinel nanocrystals for passive Q-switching of Er lasers. Journal of Luminescence, 2021, 234(A):117993. DOI:10.1016/j.jlumin.2021.117993.

Dymshits O.S., Zhilin A.A., Shashkin A.V., Malyarevich A.M., Denisov I.A.,Volk Y.V., Yumashev K.V. Nanosized glass-ceramics doped with CoO: nonlinear spectroscopy and possible laser applications. CIMTEC 2002 Proceedings (July 14-18, 2002) Florence, Italy:Techna Sri, Faenza, Italy). V. D. P. 927-934.

Зинина Э. М., Савинков В. И., Клименко Н. Н., Иванова Е. Д., Брусенцева А. Л., Бузов А. А., Чуев В. П., Sigaev V. N. Vliyanie oksida bora na tehnologicheskie svoystva strontsievoalyumosilikatnyih stekol dlya stomatologii [Influence of boron oxide on the technological properties of strontium aluminosilicate glasses for dentistry. Glass and ceramics.]. Steklo i keramika. 2022, Т. 95, № 11, S. 03 – 08. DOI: 10.14489/glc.2022.11.pp.003-008

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-01-15