Перспективные разработки Международной лаборатории функциональных материалов на основе стекла РХТУ им. Д,И. Менделеева Новые материалы для волоконных и миниатюрных твердотельных лазеров (проект 11.G34.31.0027) Ведущий ученый – профессор Альберто Палеари Исходное стекло Наностекло Интенсивность рассеяния Перспективные лазерные материалы ближнего ИК диапазона активированные NiO наноструктурированные стекла и волокно Rg~1-2 нм в приближении Гинье 630оС 590оС 0,0 0,1 0,2 0,3 -1 Спектры поглощения Интенсивность люминесценции, отн. ед. вектор рассеяния, A 1,2 Нанокристаллы Ni:γ-Ga2O3 размером 2-5 нм в объеме стекла, обусловливающие широкополосную люминесценцию в ближней ИК области спектра. Данные SANS (слева) и ПЭМ (справа). стекло Наностекло Спектры люминесценции 1,0 Исходное 20 нм возб=1064 нм 0,8 Наностекло 0,6 0,4 Наностекло 0,2 0,0 Исходное стекло 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 Длина волны A. Paleari, V.N. Sigaev, N.V. Golubev, et al. Nanotechnology Наноструктурированное световодное волокно, обладающее широкополосной люминесценцией в ближнем ИК диапазоне Оптически однородные образцы и заготовки стекла 7,5Li2O-2,5Na2O20Ga2O3-35GeO2-35SiO2 + 0,1 NiO в виде штабиков для вытяжки волокна Заготовка для вытяжки волокна (стекло оболочки – SiO2) Вид поперечного сечения волокна Интенсивность люминесценции (внешний диаметр волокна – 90 мкм, диаметр сердцевины – 9 мкм) возб=647 нм 1100 840С 900С Спектр люминесценции наноструктурированного волокна в зависимости от температуры обработки 1200 1300 1400 Длина волны, нм Совместно с Научным Центром волоконной оптики РАН 1500 1600 V.M. Mashinsky, V.N. Sigaev, N.V. Golubev, А. Paleari, E.M. Dianov, et al. Microscopy and Microanalysis, Cambridge University Press Journal Стекло, люминесцирующее в области максимальной спектральной эффективности фотосинтеза 600-650 нм H7/2 Идея разработки заключается в создании стекла, в котором ближний порядок соответствует ближнему порядку кристаллов со структурой хантита с расстояниями Ln-Ln более 0,5 нм 6 H11/2 4 G5/2 G5/2 4 G5/2 0,5 6 H5/2 6 6 возб = 404 нм 4 G5/2 6 6 H13/2, 15/2, F1/2-9/2 4 G5/2 4 dN()/d (отн. ед.) 1,0 H9/2 Квантовый выход - до 80% 0,0 600 700 800 1000 1200 (нм) Спектр люминесценции хантитоподобного стекла, содержащего 1 мол.% Sm2O3 Разработана технология и получены оптически однородные заготовки стекла сечением 15x10 и длиной 110 мм, в котором минимизировано концентрационное тушение люминесценции при содержании активатора до 1 %. Штабик стекла состава 10(Sm0.3Y0.7)2O3-30Al2O3-60B2O3 мол.% до (верхний) и во время (нижний) возбуждения УФ лампой Г.Е. Малашкевич, В.Н. Сигаев, Н.В. Голубев, Е.Х. Мамаджанова, П.Д. Саркисов. Люминесцирующее стекло. Патент РФ №2415089 от 27.03.2011 Борогерманатныe стекла с полушириной полосы люминесценции более 85 нм для активных элементов лазеров с перестраиваемой длиной волны генерации 50 1 2 3 4 5 6 7 Интенсивность, отн. ед. 2 1 3 4 25 6 x=1 x=2 x=3 x=4 x=5 x=6 x=7 Зависимость интенсивн люминесценции ионов Er3+ в переходе 4I13/2 4I15/2 от их концентрации в стекле; возб = 974 нм 5 7 0 1450 1500 1550 1600 1650 1700 нм Спектры люминесценции стекол системы xEr2O3-(25-x)Yb2O3-25B2O3-50GeO2, x = 1, 2 , 3, 4, 5, 6, 7 мол. % возб = 974 нм G.E. Malashkevich, V.N. Sigaev, N.V. Golubev, V.I. et al. J. NonCryst. Solids 357 (2011) 67-72; Г.Е. Малашкевич, В.Н. Сигаев, П.Д. Саркисов, Н.В. Голубев, В.И. Савинков. Патент РФ № 2383503 Борогерманатные стекла с высоким (до 25 мол.%) содержанием Er2O3+Yb2O3 характеризуются слабой кластеризацией эрбия (заметного тушения люминесцен-ции в переходе 4I13/2 4I15/2 не наблюдается до 3 мол. % Er2O3), высокой однородностью оптических центров ионов Er3+ и большим значением эффективной полуширины полосы люминесценции ( 8690 нм), что делает их перспективным материалов для разработки активных элементов волоконных и миниатюрных твердотельных лазеров.