автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Технология создания радиационно-окрашенных лазерных кристаллов LiF с агрегированными центрами окраски

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ имени А. М. ПРОХОРОВА

На правах рукописи

КОНЮШКИН

Василий Андреевич

ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ РАДИАЦИОННО-ОКРАШЕННЫХ ЛАЗЕРНЫХ КРИСТАЛЛОВ LiF С АГРЕГИРОВАННЫМИ ЦЕНТРАМИ

ОКРАСКИ

05.27.06 - технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Научном центре лазерных материалов и технологий Института общей физики имени A.M. Прохорова РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Басиев Тасолтан Тазретович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Ведущая организация: Российский химико-технологический университет

Защита диссертации состоится 25 апреля 2005г.

в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.002.063.02 при Институте общей физики им. A.M. Прохорова РАН по адресу: 119991, Москва, ул. Вавилова, д. 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН.

Ломонова Елена Евгеньевна (НЦЛМТ ИОФАН), доктор физико-математических наук, профессор Фомичев Алексей Алексеевич (МФТИ),

имени Д.И. Менделеева (РХТУ)

Автореферат разослан марта 2005г.

диссертационного совета

Ученый секретарь

Макаров В.П. тел. 132-83-94

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Создание перестраиваемых лазеров на центрах окраски (ЦО) в ионных кристаллах положило начало новому этапу в развитии лазерной техники и ее применений. Возможность получения мощных, узконаправленных, спектрально-узких световых пучков с перестройкой длины волны генерируемого излучения в широких пределах (0,5 - 4 мкм) открыла новые перспективы применения лазеров в спектроскопии высокого разрешения, нелинейной оптике, спектрально -селективной фотохимии, внутрирезонаторной спектроскопии, голографии, а также в биологии, медицине и др.

Впервые генерация стимулированного излучения на ЦО была получена Фритцем и Менке в 1965 г. на РА(П)-центрах в кристаллах КС1-Li при ламповой накачке [1]. Однако это направление квантовой электроники получило развитие лишь 10 лет спустя в связи с работами группы Молленауэра в США по исследованию перестраиваемой генерации рА(И)-центров в КСЮ и ЫЬС1-!л при лазерной накачке [2]. Несколько позже группа исследователей из Ганноверского университета сообщила о лазере на FB (II) -центрах [7], а группа советских физиков из Института теплофизики СО АН СССР сообщила о генерации Рг-, и Бг" -центров в LiF [8, 9]. В дальнейшем кристаллические перестраиваемые лазеры на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах (ЩГК) успешно разрабатывали Молленауэр [3-6], Люти с сотрудниками [11, 12], Прохоров и Басиев с сотрудниками [17-22], Архангельская и Феофилов [13], Парфианович и Хулугуров с сотрудниками [14-16], Гусев [10] и др. В результате многолетних исследований и разработок были созданы перспективные кристаллические перестраиваемые лазеры, имеющие существенные преимущества по сравнению с классическими перестраиваемыми лазерами на растворах красителей. В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом продолжаются работы, направленные

на создание перестраиваемых лазеров на кристаллах LiF с ЦО [16, 21, 2430].

Для получения активных центров, работающих при комнатных температурах, наиболее перспективными оказались фториды щелочных и щелочноземельных металлов (особенно LiF).

Исходные чистые ЩГК прозрачны в ближней ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра. Окраска кристаллов может быть осуществлена несколькими способами:

1. введением различных примесей;

2. введением избыточного по сравнению со стехиометрическим составом количества ионов щелочного металла (аддитивное окрашивание);

3. электролизом;

4. радиационным воздействием, особенно ионизирующей радиацией (рентгеновские и - лучи, потоки электронов и нейтронов).

Для создания активных элементов (АЭ) перестраиваемых по частоте кристаллических лазеров и элементов управления параметрами лазерного излучения, пассивных лазерных затворов (ПЛЗ) на основе широко-зонных ионных кристаллов наиболее эффективной оказалась радиационная технология.

Создание активных центров окраски обычно осуществляется путем облучения кристалла с последующими термическими обработками и оптическими подсветками. В качестве источников излучения, в принципе, можно использовать X - и у - лучи, ультрафиолетовое и лазерное излучения, электронные, нейтронные, протонные пучки и т.д. Обычно источники УФ излучения и - источники недостаточно интенсивны и требуют неприемлемо долгого времени облучения. Мягкие X - лучи и протоны создают активные центры лишь в тонких приповерхностных слоях кристалла. Для равномерной окраски относительно тонких (1-2 мм)

кристаллов оказались удобными потоки электронов с энергией порядка 500 кэВ. Все эти источники вызывают в основном ионизацию и возбуждение электронных оболочек ионов в кристалле и после быстропротекающих промежуточных процессов приводят к созданию большого числа автолокализованных экситонов и рекомбинирующих электронов и дырок.

Первичные радиационные дефекты возникают при безызлучательном распаде экситонов и безызлучательной рекомбинации электронов с автолокализованными дырками. Чтобы получить активные центры окраски для перестраиваемой генерации, нужно создать большое число анионных вакансий, которые будут затем мигрировать по кристаллической решетке и присоединяться к другим центрам окраски или примесям. Поэтому радиационная технология включает низкотемпературные облучения при Т < 300 К, когда в ЩГК идет особенно эффективное создание Б - центров и анионных вакансий, и последующие прогревы до К, когда анионные вакансии

мигрируют на небольшие расстояния и вступают в ассоциации с Б -центрами, образуя агрегатные центры окраски.

Одна из больших трудностей при разработке кристаллических лазеров с перестраиваемой частотой и элементов управления параметрами лазерного излучения, работающих на центрах окраски, состоит в том, что обычные радиационные технологии (например, с использованием пучков электронов или у - излучения), кроме необходимых активных центров, создают, как правило, и другие центры окраски, наличие которых в той или иной степени мешает работе кристаллического лазера. Поэтому одной из острых проблем является поиск таких радиационных технологий, которые позволили бы селективно создавать в кристаллах нужный сорт центров окраски без создания других вредных центров.

Целью работы является разработка технологий создания высокоплотных, высококонтрастных лазерных элементов на основе кристаллов ир с Рг, Рг+> Рг" и Бз" агрегированными центрами окраски.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: исследовались процессы образования и стабилизации Бг, Рг+, и Бз" агрегированных центров окраски в кристаллах LiF под действием у -излучения и электронов высоких энергий в зависимости от концентрации ионов гидроксила в кристаллах LiF, температурных режимов во время и после облучения, доз ионизирующих излучений, а так же исследовались лазерные характеристики элементов на основе изготовленных кристаллов.

Основные результаты, выносимые на защиту.

• Впервые систематически и комплексно исследованы процессы образования - центров окраски под действием облучения и пучков быстрых электронов в кристаллах LiF в зависимости от концентрации ионов гидроксила, температуры и дозы ионизирующих излучений.

• Экспериментально определены температуры активации движения анионных вакансий и - центров окраски в кристаллах LiF при облучении электронами высоких энергий.

. • Разработаны технологии создания высококонцентрированных, высококонтрастных лазерных элементов из кристаллов

- центрами окраски при облучении электронами высоких энергий и - квантами.

• Разработана технология и созданы высокоэффективные лазерные кристаллы для области генерации 0,82 - 1,1 мкм, использующие эффект предионизации и обладающие высокой термо- и фотостабильностью.

• Созданы лазерные кристаллы LiF:F2, обладающие повышенной фотостабильностью и ресурсом работы для генерации в области 0,65

- 0,75 мкм.

• Определены оптимальные концентрации ионов гидроксила, температуры облучения и дозы ионизирующих излучений для создания лазерных элементов на основе кристаллов центры окраски.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

• Разработана технология синтеза бескислородных кристаллов LiF;

• Разработаны технологии создания высококонцентрированных, высококонтрастных кристаллов - центрами окраски при облучении - квантами и электронами высоких энергий;

• На основе разработанных технологий были созданы высококонцентрированные, высококонтрастные лазерные кристаллы

- центрами окраски, которые использованы при создании активных элементов широкодиапазонных перестраиваемых лазеров и элементов управления параметрами лазерного излучения.

• Разработан и реализован метод контроля и стабилизации температур кристаллов во время облучения ионизирующими излучениями.

• Разработана технология и созданы активные элементы твердотельных перестраиваемых лазеров и пассивных лазерных затворов из кристаллов с высокой концентрацией рабочих ¥2 * - центров окраски (до значения коэффициента поглощения на длине волны к = 640нм равного 6 см'1).

• Разработана технология и созданы высокоэффективные лазерные кристаллы для области генерации 0,82 - 1,1 мкм, использующие эффект предионизации и обладающие высокой термо - и фотостабильностью.

• Созданы лазерные кристаллы LiF: F2 обладающие повышенной фотостабильностью и высоким ресурсом работы для генерации в области 0,65 - 0,75 мкм.

Научная новизна. Все результаты получены впервые:

• Систематически и комплексно исследованы процессы образования ¥2, Р3" и Х1 - центров окраски под действием у - облучения и пучков быстрых электронов в кристаллах LiF в зависимости от концентрации ионов гидроксила, температуры кристаллов во время облучения и дозы ионизирующих излучений.

• Найдены оптимальные концентрации ионов гидроксила, температурные режимы во время и после облучения кристаллов LiF, дозы облучения для создания максимальных концентраций активных рабочих центров окраски и минимальных концентраций вредных центров окраски.

• Определены температуры активации движения анионных вакансий и F2+ - центров окраски в кристаллах LiF.

• Обнаружен эффект повышения концентрации Бг" - центров окраски и уменьшения концентрации XI - центров окраски у - облученных кристаллов LiF при дооблучении электронами в условиях оптимальной температуры при оптимальной дозе.

• Обнаружен эффект увеличения концентрации ?2+* - центров окраски при двухступенчатом нагреве без облучения до комнатной температуры кристаллов LiF, облученных ионизирующим излучением при температуре жидкого азота.

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает личный вклад автора в опубликованные работы. Комплекс исследований, результаты которых приведены в данной диссертационной работе, выполнен автором лично или с соавторами при его непосредственном участии.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных и Международных конференциях: IV Всесоюзной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры» (г.

Новосибирск, 1984), Международной конференции «Перестраиваемые лазеры» (Иркутск, 1989), V Международной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры» (Иркутск, 1989), International Conference on Tunable Solid State Lasers, (Minsk, 1994), Conference of NATO ARW on Optical Resonator (1997), CLEO Europe'98 (Glasgow, Scotland, 1998), School of Physics and Astronomy (St Andrews, Scotland, 1998).

Результаты работы опубликованы в 26 печатных работах в отечественных и зарубежных изданиях, включая 2 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы. Работа изложена на 182 страницах машинописного текста, содержит 73 рисунка и 14 таблиц. Список литературы включает в себя 227 наименований.

Основное содержание работы.

Во введении описаны основные направления исследований в области создания лазеров на центрах окраски в ионных кристаллах, обосновывается выбор темы диссертационной работы, показана ее актуальность, сформулирована цель работы, отмечены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные результаты выносимые на защиту, отмечен личный вклад автора.

В первой главе дан обзор литературы по лазерам на центрах окраски в ионных кристаллах, центрам окраски в кристаллах LiF и лазерам на их основе, технологиям выращивания кристаллов LiF и создания центров окраски в кристаллах LiF. Освещены следующие вопросы:

- ионные кристаллы и центры окраски в них;

- лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах;

- технология выращивания кристаллов LiF;

- физико-химические свойства кристаллов LiF;

- создание и свойства центров окраски в кристаллах LiF;

- широкодиапазонные перестраиваемые лазеры на основе кристаллов LiF с центрами окраски;

- пассивные лазерные затворы на основе кристаллов LiF с центрами окраски;

- взаимодействия ионизирующих излучений с веществом.

Во второй главе описаны методики проведенных экспериментов. Проведено сравнение характеристик использованных в работе источников ионизирующих излучений и их влияния на кристаллы LiF (таблица 1).

Таблица 1.

Характеристики источников ионизирующих излучений и линейные коэффициенты ослабления ионизирующих излучений в кристаллах LiF.

Вид ионизирующего излучения Источник Энергия, МэВ Мощность ДОЗЫ, Рад/с Плотность тока, мкА/см2 Линейный коэффициент ослабления, см"1

у-кванты Со0" «ГУРХ-100000» 1,17 1,33 100-1000 0,15

Электроны линейный ускоритель «У - 12» 2,0 0,4-300 16,9

Электроны линейный ускоритель «Электроника У-003» 7,0 0,08 - 60 4,83

Электроны ускоритель «Микротрон СТ» 21,0 0,01 -12 1,61

В работе было исследовано влияние облучения - квантами и электронами на кристаллы фторида лития, а именно:

• глубина проникновения ионизирующего излучения;

• изменение температуры в кристаллах LiF под действием облучения;

• равномерность окраски кристаллов.

Концентрация ионов гидроксила контролировалась по спектрам поглощения в ИК - области спектра, где расположена полоса поглощения с максимумом на длине волны X = 2,67 мкм, характерная для валентных колебаний ионов гидроксила.

Для поддержания и контроля температуры кристаллов во время облучения была создана специальная система, которая позволяла изменять и контролировать температуру кристаллов в пределах

Дозы ионизирующих излучений изменялись в пределах

Рад.

Концентрация агрегатных центров окраски в облученных кристаллах LiF определялась из спектров поглощения в видимой и ближней ИК -областях спектра.

Окрашивание щелочно-галоидных кристаллов в поле подпороговой ионизирующей радиации обусловлено экситонным механизмом. Разделенные ионизирующей радиацией электроны и дырки после термализации образуют автолокализованные экситоны, энергии разрушения которых достаточно для удаления иона галоида из узла решетки с образованием F-центра и междоузельного атома галоида (Н-центр), которые могут перезаряжаться до состояния анионной вакансии

и междоузельного иона галоида (1-центр):

Агрегатные ЦО образуются при определенной температуре, когда анионные вакансии приобретают подвижность и, встречаясь с F-ЦО при миграции по кристаллу, образуют - ЦО:

Последние могут участвовать как в быстрых процессах захвата электронов:

так и в медленных диффузионных, образуя в процессе своего движения и агрегации с другими ЦО более сложные агрегатные ЦО:

(6) (7)

и т. д.

В конечном счете концентрации тех или иных центров окраски зависят от скорости образования анионных вакансий, скоростей движения анионных вакансий и - ЦО, доз ионизирующих излучений и концентрации стабилизирующих примесей. Скорости движения анионных вакансий и - ЦО зависят от температуры кристалла.

В пункте 2.2 главы 2 показаны способы поддержания и контроля температур кристаллов во время облучения. Температурные режимы во время облучения кристаллов осуществлялись различными способами:

• кристаллы помещались при облучении в объем жидкого азота (температура фазового превращения жидкий азот

сухого льда (температура фазового превращения сухой лед (СО2) -» пар, Т = 243 К), в смесь лед - вода (температура фазового превращения Т = 273 К);

• водяное охлаждение медного держателя(Т = 280 -г 300 К);

• обдув газообразным азотом в комбинации с водяным охлаждением медного держателя

• специально сконструированный холодильник, использующий бытовую морозильную камеру и систему прокачки спиртоводной смеси (Т = 233 + 300 К);

Температура кристаллов во время облучения измерялись с помощью термопар.

Глава 3 посвящена технологиям создания лазерных элементов на основе кристаллов

В пункте 3.1 главы 3 приведены результаты исследований влияния облучения у - квантами на образование центров окраски в кристаллах LiF.

В частности исследовались зависимости накопления - ЦО

от дозы и концентрации ионов гидроксила при комнатной температуре. Были исследованы кристаллы LiF:OH~ с концентрациями ионов гидроксила, соответствующими коэффициентам поглощения 0,75) см"1, облученные гамма—квантами дозами Э = (0 + 4-108) Рад. За критерий лазерного качества кристаллов принято отношение концентрации Бг" - ЦО к концентрации XI - ЦО.

Обнаружено, что оптимальной является доза Рад и

концентрация ионов гидроксила

В пункте 3.2 главы 3 приведены результаты исследования влияния облучения электронами с энергией 7 МэВ на процессы образования ЦО в кристаллах LiF.

Для кристаллов LiF с концентрацией ионов гидроксила, соответствующей коэффициенту поглощения были

исследованы зависимости накопления - ЦО от температуры и

дозы облучения.

В результате исследования кристаллов, облученных электронами с энергией 7 МэВ, обнаружено:

" концентрация - ЦО увеличивается при росте температуры примерно до 20°С, а затем начинает уменьшаться;

• концентрация Xi — ЦО монотонно увеличивается во всем исследуемом диапазоне температур

• контраст максимальный при температурах(-20 0)°С;

• анализ кинетики накопления р2~ - ЦО позволил оценить величины температур активации движения анионных вакансий и центр окраски, которые составили соответственно -40°С и 10°С.

В пункте 3.3 главы 3 приведены результаты работы по дооблучению кристаллов LiF, предварительно у - облученных при комнатной температуре, электронами высоких энергий при пониженной температуре. Дооблучение кристаллов электронами при пониженных температурах после у - облучения в стандартных условиях (Т = ЗООК) позволило значительно улучшить качество кристаллов, то есть увеличилась концентрация рабочих и уменьшилась концентрация вредных

-ЦО.

В пункте 3.4 главы 3 приведены результаты исследований кристаллов LiF, облученных электронами с энергией 21 МэВ на ускорителе «Микротрон СТ» в ИМЕТ РАН. Кристаллы LiF с различными концентрациями ионов гидроксила, соответствующими коэффициентам поглощения облучались электронным

пучком из ускорителя.

Энергия электронов составляла 21 МэВ, частота повторения импульсов 400 Гц, средняя плотность тока 5Сред.=0,19 мкА/см2. Диапазон исследуемых температур в процессе облучения составлял Дозные зависимости измерялись в интервале времени мин.

Исследованы зависимости:

• температуры в кристалле во время облучения электронами от расстояния до оси пучка электронов;

• распределения электронов в пучке от расстояния до оси пучка;

• коэффициента поглощения в максимуме полосы поглощения р2~ -ЦО в кристалле LiF после 60 мин облучения от расстояния до оси пучка электронов.

Были исследованы процессы накопления Рг", Рз и Х| - ЦО в зависимости от:

• концентрации ионов гидроксила в кристаллах LiF;

• температуры кристаллов во время облучения;

• времени (дозы) облучения. Установлено что:

• для получения максимальной концентрации Бг" - ЦО необходимо проводить облучение при температуре около 20°С;

• для получения максимальной концентрации Рз_ — ЦО необходимо проводить облучение при температуре около 50°С;

• максимальный контраст достигается при температуре около 0°С;

• облучение целесообразно проводить для создания лазерных элементов (ЛЭ) на основе ОБ: Бг" при температуре около 10°С;

• оптимальным является время облучения около 80 минут;

• оптимальной является концентрация ионов гидроксила, соответствующая коэффициенту поглощения <Хон~ ~ 0,14 см"1.

В пункте 3.5 главы 3 приведены результаты исследований влияния концентраций ¥2 , Рз и X] — ЦО в кристаллах LiF на коэффициент полезного действия (КПД) генерации лазера с накачкой в области 1,06 мкм и эффективности работы ПЛЗ на кристаллах 1ЛР: Рг". Установлено, что:

• для эффективной работы лазеров и ПЛЗ на основе кристаллов

необходимы оптимальные концентрации рабочих и

минимальная концентрация XI - ЦО, т.е. должен быть максимальный контраст;

• накопление - ЦО в пределах концентраций исследованных в работе не оказывает влияния на КПД генерации лазера с накачкой в области 1,06 мкм.

В главе 4 приведены результаты исследований, направленных на разработку технологий создания

В пункте 4.1 главы 4 представлены результаты исследований по созданию кристаллов

Чтобы получить качественные ЛЭ 1ЛР: Рг и 1ЛР: (Рг —> Рг+) нужно создать в кристалле LiF максимальную концентрацию F2 - ЦО и при этом

не создавать вредных Рз+, р/ р4 и Б { - ЦО. Это можно осуществить двумя способами:

• Устранить примеси, стабилизирующие вредные ЦО, например такие как ОН', О2".

• Проводить облучение при температурах ниже температуры активации движения

Предварительные исследования кристаллов LiF, облученных у -квантами при комнатной температуре показали, что оптимальными для ЛЭ 1лР: Рг и 1лР: (Рг —> р2+) являются концентрации ионов гидроксила соответствующие коэффициентам поглощения

Кристаллы LiF с коэффициентом поглощения ссон" - 0,05 см"1 облучались электронами при

В пункте 4.2 главы 4 описана разработанная нами технология синтеза бескислородных кристаллов LiF. Кристаллы LiF выращивались методом вертикально направленной кристаллизации в графитовых тиглях во фторирующей атмосфере. В качестве фторирующего агента использовался газ CF4.

Бескислородные кристаллы LiF облучались электронами и у -квантами при комнатной температуре.

В результате оптимизации технологии изготовления активных элементов - лазеров, работающих при комнатной

температуре, получены высокие параметры широкополосной генерации света в неселективном резонаторе при накачке излучением

второй гармоники импульсно-периодического - лазера

(А.=0,532мкм). КПД !ДР (Рг —> ?2+) - лазера по накачке составил 38 %, по поглощенной энергии - 41 %. Ресурс работы одного канала накачки лазера 1лр(р2 —> Рг+) превысил 5-Ю5 импульсов при плотности мощности излучения накачки 150 МВт/см и диаметре активного канала d = 1,5 мм. Широкополосная генерация на F2 - ЦО в этой же схеме, но без фокусировки излучения накачки, наблюдалась в течение 15 мин при

частоте повторения импульсов 12,5 Гц и плотности мощности накачки 40 МВт/см2.

В пункте 4.4 главы 4 приведены результаты исследований по созданию кристаллов Один из способов увеличения

концентрации р2+* — ЦО в кристаллах LiF заключается в легировании кристаллов ионами гидроксила. В результате радиолиза под действием ионизирующих излучений ионы гидроксила распадаются на ионы водорода и кислорода. Ионы кислорода участвуют в стабилизации ЦО, образуя стабильные при комнатной температуре комплексы.

Нами разработана технология и синтезированы кристаллы LiF с повышенным содержанием ионов гидроксила (до N011— = 4,2-1018 см-3). Технология отличается тем, что расплав контактирует с влажным воздухом.

Облучение таких кристаллов электронами высоких энергий при температуре жидкого азота с последующим двухступенчатым нагревом без облучения сначала до 0°С, затем, после выдержки ~24 часов, до 25°С позволило создать ЛЭ !ЛР: р2+* с коэффициентом поглощения на длине волны = 640 нм равным 6,4 см"1. В то время как технология с прямым нагревом от температуры жидкого азота до комнатной температуры позволила создать ЛЭ с коэффициентом поглощения на длине

волны = 640 нм равным 4,4 см*1.

В заключении формулируются основные результаты работы:

1. Разработан и реализован метод контроля и стабилизации температур кристаллов во время облучения ионизирующими излучениями.

2. Впервые систематически и комплексно исследованы процессы образования и стабилизации - агрегатных центров окраски при облучении - квантами и электронами высоких энергий в зависимости от:

• концентрации ионов гидроксила;

• температуры кристаллов во время облучения;

• доз ионизирующих излучений.

3. Определены температуры начала движения анионных вакансий и - центров окраски.

4. Разработаны технологии и созданы высокоплотные, высококонтрастные активные элементы твердотельных перестраиваемых лазеров и элементы управления параметрами лазерного излучения на основе кристаллов

Р2+) и ПБ: Р2+*.

5. Реализован способ улучшения качества лазерных элементов из кристаллов основанный на дооблучении при пониженных температурах кристаллов электронами высоких энергий, предварительно облученных квантами при комнатной температуре.

6. Разработаны технологии и синтезированы бескислородные кристаллы LiF и кристаллы LiF с повышенным содержанием ионов гидроксила(до N = 4-1018 см"3).

В приложениях представлены копии справок:

• об использовании пассивных лазерных затворов на основе кристаллов !ЛР: на предприятии ОАО «Ковровский механический завод»;

• об использовании пассивных лазерных затворов на основе кристаллов разработанных научным сотрудником Научного центра лазерных материалов и технологий Института общей физики Российской Академии Наук Конюшкиным Василием Андреевичем с соавторами в Ковровской государственной технологической академии.

Список публикаций по теме работы

1. Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Конюшкин В.А., Миров СБ., Осико В.В. Технология получения активных элементов и пассивных лазерных затворов на основе кристаллов фтористого лития с центрами окраски. Отчет ИОФАН, 1983, №18.

2. Басиев Т.Т., Вахидов В.А., Воронько Ю.К., Зверев П.Г., Конюшкин

B.А., Миров СБ., Орловский Ю.В., Осико А.В. Оптические и нелинейные характеристики центров окраски в кристаллах LiF и их практические применения. Сборник трудов IV Всесоюзной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры», под ред. В.П. Чеботаева, Новосибирск, 1984, с. 77-82.

3. Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Конюшкин В.А., Миров СБ., Осико А.В. Разработка и исследование нелинейных просветляющихся фильтров и активных элементов лазеров на основе кристаллов фторида лития с ЦО. Отчет ИОФАН, 1985, №57, Гос. регистр. №Я32366.

4. Басиев Т.Т., Акопян Г.Г., Карменян А.В., Конюшкин В.А., Миров

C.Б. LiYF4:Er3+ 0,85 мкм лазер с пассивной модуляцией добротности на основе кристаллов LiF с F3' и Ni ЦО. Сборник материалов межд. конф. «Перестраиваемые лазеры», Иркутск, (Инст. Термофизики, АН СССР), ред. И.П. Чеботаев, 1989, с. 20-22.

5. Басиев Т.Т., Гусев А.А., Кружалов СВ., Миров СБ., Конюшкин В.А. Исследование кинетики генерации непрерывного, синхронно -накачиваемого лазера. Сборник трудов V Международной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры», Иркутск, 1989.

6. Басиев Т.Т., Зверев П.Г., Карпушко Ф.В., Конюшкин В.А., Кулащик СМ., Миров СБ., Морозов В.П., Моткин B.C., Папашвили А.Г., Саскевич Н.А., Синицын Г.В., Федоров В.В. Генерационные характеристики перестраиваемых лазеров на радиационных центрах

серии «МАЛСАН-200». Изв. АНСССР Сер.физ., 1990, 54, №8, с. 1450-1455.

7. Басиев Т.Т., Дергачев А.Ю., Зверев П.Г., Конюшкин ВА, Миров СБ., Осико А.В., Папашвили А.Г., Сычев СА, Федоров В.В. Разработка кристаллических лазеров с плавно перестраиваемой частотой излучения накачки. Отчет НИР, 1990, 312, с. 89-108.

8. Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров СБ., Федин А.В., Конюшкин В.А Модуляция добротности технологического ИАГ:Ш-лазера кристаллами LiF: F2". Квантовая электроника, 1991, 18, №2, с. 223225.

9. Басиев Т.Т., Конюшкин ВА, Миров СБ., Тер-Микиртычев В.В. Эффективные перестраиваемые лазеры на кристаллах LiF(F2) с F2' и F2+ ЦО. Квантовая электроника, 1992,19, №2, с. 145.

10.Basiev T.T., de Rossi W., Costa F.E., Vieira Jr. N.D., Wetter N.U., Morato S.P., Konyushkin V.A. Mode-locking operation of a pulsed Nd:YAG laser with F2" :LiF color center crystal in a dual configuration. Journal ofApplied Optics, 1992,31, №15, p. 2719-2721.

11.Басиев Т.Т., Конюшкин В.А., Миров СБ., Тер-Микиртычев В.В., Федоров В.В. Генерационные характеристики перестраиваемых лазеров на основе кристаллов центрами окраски, работающих при комнатной температуре. Оптика и спектроскопия, 1994, 74, №6, с. 1217-1221.

12.Basiev T.T., Ermakov I.V., Fedorov V.V., Konushkin V.A., Zverev P.G. Laser Oscillation of -stabilized Color Center Crystals at Room Temperature. Proceedings of International Conference on Tunable Solid State Lasers, Minsk, Inst. Molec. and Atom.Phys.,1994, p. 64-67.

13.Басиев Т.Т., Конюшкин ВА, Миров СБ., Осико В.В., Тер-Микиртычев В.В. Способ контроля качества активной лазерной среды. Патент на изобретение № 2030733, март, 1995.

14.Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Кравец С.А., Конюшкин В.А., Миронов А.В. Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство. Патент на изобретение №2056686, (заявка 93025951) март, 1996.

15.Басиев Т.Т., Ильичев Н.Н., Кирьянов А.В., Конюшкин В.А., Пашинин П.П., Шпуга СМ. Поляризационные характеристики двух-фотонного поглощения в кристалле LiF:F2* на длине волны 1.06 мм. Квантовая электроника, 1996,23, №2, с. 149-153.

16.Basiev Т.Т., Lucianetti A., Muller N., Weber R., Weber H.P., Papashvili

A.G., Konyushkin V.A. High efficient high-average power Nd:YAG laser with a passive Q-switch. Conf. Proceed, of NATO ARW on Optical Resonator Ed. R.Cossowsky (Kluwer Publishing), 1997 p. 405-417.

П.Басиев Т.Т., Зверев П.Г., Папашвили А.Г., Конюшкин В.А., Осико

B.В. Квази-непрерывная генерация лазера на кристаллах LiF с F2* центрами окраски. Квантовая электроника, 1997,24, №9, с. 779-780.

18.БасиевТ.Т., Ермаков И.В., Конюшкин В.А., Пухов К.К., Гласбик М. Усилительные свойства кристаллов LiF со стабилизированными F2+ центрами окраски. Квантовая электроника, 1998, 25, №2, с. 187189.

19.Basiev T.T., Lucianetti A., Muller N., Weber R., Weber H.P., Papashvili A.G., Konyushkin V.A. High-power cw transversally diode-pumped Nd:YAG rod laser with hexagonal core passively high repetition Q-switched by F2*:LiF crystals. CLEO Europe '98, Glasgow, Scotland, 1998/9/14/1998/99 WW-1, WW-5.

20.Basiev T.T., Lucianetti A., Weber R., Hodel W., Weber H.P., Papashvili A.G., Konyushkin V.A. Transversally pumped hexagonal core-doped NdrYAG rod laser. School of Physics and Astronomy, SUSSP52, University of St. Andrews, St Andrews, Scotland, 1998/9/5 1998/99, WW-4.

21.Basiev T.T., Lucianetti A., Weber R., Hodel W., Weber H.P., Papashvili A.G., Konyushkin V.A. Beam quality improvement of a passively Q-switched Nd:YAG laser with a core-doped rod. Applied Optics, 1999, 38, №9, p. 1777-1783.

22.Басиев Т.Т., Гаврилов А.В., Конюшкин В.А., Сметанин С.Н. ИАГ:Ш-лазер с интерферометром Саньяка и пассивным затвором на кристалле LiF:F2~. Доклады Академии Наук, 2001,376, №5, с. 1-6.

23.Басиев Т.Т., Ермаков И.В., Конюшкин В.А., Пухов К.К., Широкополосный оптический усилитель ИК импульсов на кристалле LiF: F2+. Квантовая электроника, 2001,31 №5, С424-426.

24.Басиев Т.Т., Конюшкин ВА, Папашвили А.Г., Пухов К.К., Ермаков И.В., Геллерманн В. Агрегатные центры окраски в примесных кристаллах LiF. Квантовая электроника, 2002,32, №8, с. 659-662.

25.Басиев Т.Т., Ванина Е.А., Конюшкин В.А., Симаков СВ. Влияние облучения высокоэнергетическими электронами на оптические свойства LiF. Физика и химия обработки материалов, 2003, №5, с. 84-86.

26.Басиев Т.Т., Быковский Н.Е., Конюшкин В.А., Сенатский Ю.В., Применение лазера на центрах окраски в кристалле LiF для накачки активной среды YAG:Yb. Квантовая электроника, 2004, 34 №12, 1138-1142.

Список цитируемой литературы.

1. Fritz В., Menke E. Solid State Cotnm., 1965, v. 3, p. 61.

2. Mollenauer L. F., Olson D. H. «A broadly tunable CW laser using color centers». Appl. Phys. Lett., 1974, v. 24, №8, p. 386-388.

3. Mollenauer L. F., Olson D. H. Appl. Phys., 1975, v. 46, p. 3109.

4. Mollenauer L. F. Opt. Letts, 1977, v. 1, p. 164.

5. Mollenauer L. F., Bloom D. M., DelGaudio A. M. Opt. Letts, 1978, v. 3, p. 48.

6. Mollenauer L. F. J. Opt. Soc. Amer., 1980, v. 70, p. 634.

7. Beigang R., Litfin G., Welling H. Appl. Phys. Lett., 1977, v. 31, p. 381.

8. Гусев Ю.Л., Коноплин СИ., Маренников СИ. Квантовая электроника, 1977, т. 4, с. 2024.

9. Гусев Ю.Л., Маренников СИ., Чеботаев В.П. Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, с. 305.

10.Гусев Ю. Л., Маренников С. И., Чеботаев В. П. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1980, т. 44, с. 2018.

11.Gellerman W., Luty F., Koch К. P., Welling H. «Tunable laser operation of F2+ and (F2+)A-centers in OH" and SFT doped alkali halides». Opt. Communs, 1980, v. 35, №3, p. 430-434.

12.Gellerman W., Luty F., Koch K. P., Litfin G. «F2+ -center stabilization and tunable laser operation in OFT-doped alkali halides». Phys. Stat. Sol. (a), 1980, v. 57, №1, p. 411-418.

13.Феофилов П.П., Архангельская В.А Изв. АН СССР. Сер. физ., 1981, т. 45, с. 302.

14.Хулугуров В.М., Лобанов Б.Д. Письма в ЖТФ, 1978, т. 4, с. 1471.

15.Парфианович И.А., Хулугуров В.М., Лобанов Б.Д., Максимова Н.Т. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1979, т. 43, с. 1125.

16.Хулугуров В.М. Закономерности образования, структура и лазерные свойства центров окраски в активированных фторидных кристаллах. Автореферат докторской диссертации. Иркутск, 2003.

17.Басиев Т.Т., Миров СБ., Прохоров A.M. Импульсно-периодический, перестраиваемый лазер на кристалле LiF с Р2-центрами, возбуждаемый излучением второй гармоники лазера на гранате с Nd3+. Докл. АН. СССР, 1979, т. 246, №1, с. 72-74.

18.Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Миров СБ., Осико В.В., Прохоров A.M. Твердотельные перестраиваемые лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1982, т. 46, №8, с. 1600-1610.

19.Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Миров СБ., Осико В.В., Прохоров A.M. Эффективные пассивные затворы неодимовых лазеров на основе кристаллов LiF: F2". Квантовая электроника, 1982, т. 9, №4, с. 837839.

20.Басиев Т.Т., Вахидов ФА, Воронько Ю.К., Миров СБ. Квантовая электроника, 1986, т. 16, с. 277-279.

21.Басиев Т.Т., Зверев П.Г., Федоров В.В. Широкополосная генерация и нелинейное преобразование излучения лазеров на кристаллах LiF с F2+- и F2 -центрами окраски. Квантовая электроника, 2001, 31 №4, с. 285-289.

22.Basiev T.T., Mirov S.B. and Osiko V.V. Room-temperature color center lasers. IEEE J. Quantum Electron., 24, 1988, p. 1052-1069.

23.Basiev T.T. and Mirov S.B. Room temperature tunable color center lasers. In: Laser Science and Technology International Handbook, Letokhov, VS., Shank, C.V., Shen, Y.R. and Walther, H. (Eds.), 1994, 16, №1. Harwood Academic Publishers, Switzerland.

24.Mirov S.B., Jenkins N.W. Solid State White-Light Laser Utilizing LiF:F2+** Color Center Crystal, OSA Trends in Optics and Photonics on Advanced Solid State Lasers, S. Payne and С Pollock, Eds. (Optical

Society ofAmerica, Washington, DC), 2000, v. 34, p. 364-370.

25.Mirov S.B., Fedorov V.V., Xie L., Boczar В., Frost R, Pryor B. Alexandrite laser pumped LiF:F2" laser. Optics Comm. 2001,199, p. 201205.

26.Mirov S.B., Fedorov V.V., Ashenafi M., Xie L. Spectroscopic analysis and persistent photon-gated spectral hole burning in LiF:F2" color center crystal. Appl.Phys. Lett., 2001,79, p. 2318-2320.

27.Baldacchini G., Bonfigli F., Menchini F., Montereali R.M. High concentrations of aggregate color centers in heavily irradiated LiF crystals. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research (b), 2002, 191, p. 216-220.

28.Baldacchini G., Davidson A. T., Kalino V.S., Kozakiewicz A.G., Marolo X, Montecchi M., Montereali R.M., Nichelatti E., Voitovich A.P. Spectroscopic measurements and thermoluminescence of y-ray colored LiF crystals. Optical Materials, 2003,24, p. 129-135.

29.Bonfigli F., Jacquier В., Montereali R.M., Moretti P., Mussi V., Nichelatti E., Somma F. Concentration of F2 and F3+ defects in He+ implanted LiF crystals determined by optical transmission and photoluminescence measurements. Optical Materials, 2003,24, p. 291 - 296.

30.Penzkofer A., Birkmann C, Tsuboi X, Absorption and emission spectroscopic characterisation of F2 color centers in a LiF crystal. Appl. Phys. B, 2003, 77, p. 521-527.

OS 27

m

2 2 MAP ?005

Введение

Глава 1. Лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах. Центры окраски в кристаллах 1лЕ и лазеры на их основе

1.1. Центры окраски в ионных кристаллах

1.2. Лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах

1.3. Синтез кристаллов ЫР. Физико-химические свойства кристаллов ЫР

1.4. Центры окраски в кристаллах 1лБ

1.5. Лазеры на центрах окраски в кристаллах ЫР

1.6. Основные закономерности взаимодействия ионизирующих излучений с веществом

Глава 2. Методики экспериментов

2.1. Характеристики источников ионизирующих излучений и особенности воздействия гамма - квантов и электронов высоких энергий на кристаллы ЫР

2.2. Создание систем стабилизации и контроля температуры кристаллов при воздействии на них, ионизирующих излучений

2.3. Контроль состава и физических свойств кристаллов ЫР

Глава 3. Лазерные элементы из кристаллов 1ЛР: Рг"

3.1. Создание лазерных элементов ЫР: ¥{ при гамма - облучении от источника Со

3.2. Создание лазерных элементов ЫР: Рг~ при облучении электронами с энергией Е = 7 МэВ

3.3. Создание лазерных элементов ЫР: Рг" при облучении электронами с энергией Е = 21 МэВ

3.4. Оценка лазерных характеристик кристаллов ЫР: Р2~

3.5. Выводы

Глава 4. Лазерные элементы из кристаллов 1лГ: Г2,1лЕ: (Г2 Г2+) Ы¥: ¥2+*

4.1. Создание лазерных элементов из кристаллов 1лР: Р2 и 1ЛР: (Р2 Р2+) при гамма - облучении от источника Со

4.2. Синтез бескислородных кристаллов 1лР

4.3. Создание лазерных элементов из кристаллов 1ЛР: Р2 и 1лР: (Р2 Р2+) при облучении электронами высоких энергий

4.4. Создание лазерных элементов из кристаллов 1ЛР: Р2+*

4.5. Выводы Заключение Приложения Список литературы

Создание перестраиваемых лазеров на центрах окраски (ЦО) в ионных кристаллах положило начало новому этапу в развитии лазерной техники и ее применений. Возможность получения мощных, узконаправленных, спектрально - узких световых пучков с перестройкой длины волны генерируемого излучения в широких пределах (0,5 — 4 мкм) открыла новые перспективы применения лазеров в спектроскопии высокого разрешения, нелинейной оптике, спектрально-селективной фотохимии, голографии, внутрирезонаторной спектроскопии, а также в биологии, медицине и др.

Впервые генерация стимулированного излучения на ЦО была получена Фритцем и Менке в 1965 г. на FA(II)-ueHTpax в кристаллах KCl-Li при ламповой накачке [136]. Однако это направление квантовой электроники получило развитие лишь 10 лет спустя в связи с работами группы Молленауэра в США по исследованию перестраиваемой генерации РдСЩ-центров в KCl-Li и RbCl-Li при лазерной накачке [195]. Несколько позже группа исследователей из Ганноверского университета сообщили о лазере на FB (II) -центрах [101], а группа советских физиков из Института теплофизики СО АН СССР сообщила о генерации F2-, F2+- и F2* -центров в LiF [35, 36]. В дальнейшем кристаллические перестраиваемые лазеры на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах (ШГК) успешно разрабатывали Молленауэр [192-198], Люти с сотрудниками [142-144], Прохоров и Басиев с сотрудниками [12-18, 93-99], Архангельская и Феофилов [7], Парфианович и Хулугуров с сотрудниками [39, 46, 47, 67-69, 79-82], Гусев [25-34] и другие. В результате многолетних исследований и разработок были созданы перспективные кристаллические перестраиваемые лазеры, имеющие существенные преимущества по сравнению с классическими перестраиваемыми лазерами на растворах красителей. В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом продолжаются работы, направленные на создание перестраиваемых лазеров на кристаллах Ш с ЦО [184-190, 103, 90-91, 212].

Для получения активных центров, работоспособных при комнатных температурах, наиболее перспективными оказались фториды щелочных и щелочноземельных металлов (особенно ЫР).

Исходные чистые ЩГК прозрачны в ближней ультрафиолетовой (УФ), видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра. Окраска кристаллов может быть осуществлена несколькими способами:

1. введением различных примесей;

2. введением избыточного по сравнению со стехиометрическим составом количества ионов щелочного металла (аддитивное окрашивание);

3. электролизом;

4. радиационным воздействием, особенно ионизирующей радиацией (рентгеновские и гамма - лучи, потоки электронов и нейтронов).

Для создания активных элементов (АЭ) перестраиваемых по частоте кристаллических лазеров и элементов управления параметрами лазерного излучения, пассивных лазерных затворов (ПЛЗ) на основе широко-зонных ионных кристаллов наиболее эффективной оказалась радиационная технология.

Создание активных центров окраски обычно осуществляется путем облучения кристалла с последующими термическими обработками и оптическими подсветками. В качестве источников излучения, в принципе, можно использовать X - и у - лучи, УФ радиацию, лазерное излучение, электронные, нейтронные, протонные пучки и т.д. Обычно источники УФ излучения и у - источники недостаточно интенсивны и требуют неприемлемо долгого времени облучения. Мягкие X - лучи и протоны создают активные центры лишь в тонких приповерхностных слоях кристалла. Для равномерной окраски относительно тонких (1-2 мм) кристаллов оказались удобными потоки электронов энергии порядка 500 кэВ. Все эти источники вызывают в основном ионизацию и возбуждение электронных оболочек ионов в кристалле и после быстропротекающих промежуточных процессов приводят к созданию большого числа автолокализованных экситонов и рекомбинирующих электронов и дырок.

Первичные радиационные дефекты возникают при безызлучательном распаде экситонов и безызлучательной рекомбинации электронов с автолокализованными дырками. Чтобы получить активные центры окраски для перестраиваемой генерации, нужно создать большое число анионных вакансий, которые будут затем мигрировать по кристаллической решетке и присоединяться к другим центрам окраски или примесям. Поэтому радиационная технология включает низкотемпературные облучения при Т < 300К, когда в ЩГК идет особенно эффективное создание Б - центров и анионных вакансий, и последующие прогревы до Т и 300К, когда анионные вакансии мигрируют на небольшие расстояния и вступают в ассоциации с Б -центрами, образуя агрегатные центры окраски.

Одна из больших трудностей при разработке кристаллических лазеров с перестраиваемой частотой и элементов управления параметрами лазерного излучения, работающих на центрах окраски, состоит в том, что обычные радиационные технологии (например, с использованием пучков электронов или у - излучения), кроме необходимых активных центров, создают, как правило, и другие центры окраски, наличие которых в той или иной степени мешает работе кристаллического лазера. Поэтому одной из острых проблем является поиск таких радиационных технологий, которые позволили бы селективно создавать в кристаллах нужный сорт центров окраски без создания других вредных центров.

Целью работы является разработка технологий создания высокоплотных, высококонтрастных лазерных элементов на основе кристаллов 1лР с Р2, Рг+, Иг" и Бз" агрегированными центрами окраски.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: исследовались процессы образования и стабилизации Р2, Рг+, Рг* и Р3" агрегированных центров окраски в кристаллах 1лБ под действием у - излучения и электронов высоких энергий в зависимости от концентрации ионов гидроксила в кристаллах 1ЛР, температурных режимов во время и после облучения, доз ионизирующих излучений, а так же исследовались лазерные характеристики элементов на основе изготовленных кристаллов.

Основные результаты, выносимые на защиту.

• Впервые систематически и комплексно исследованы процессы образования Бг", Р3" и Х1 - центров окраски под действием у - облучения и пучков быстрых электронов в кристаллах ЫБ в зависимости от концентрации ионов гидроксила, температуры и дозы ионизирующих излучений.

• Экспериментально определены температуры активации движения анионных вакансий и ¥2+ - центров окраски в кристаллах ЫР при облучении электронами высоких энергий.

• Разработаны технологии создания высококонцентрированных, высококонтрастных лазерных элементов из кристаллов 1ЛР с Рг, Рг+, Рг"» Рз" - центрами окраски при облучении электронами высоких энергий и у - квантами.

• Разработана технология и созданы высокоэффективные лазерные кристаллы для области генерации (0,82 -М,1) мкм, использующие эффект предионизации р2->р2+ - ЦО и обладающие высокой термо - и фотостабильностью.

• Созданы лазерные кристаллы 1ЛР:Р2, обладающие повышенной фотостабильностью и ресурсом работы для генерации в области (0,65 0,75) мкм.

• Определены оптимальные концентрации ионов гидроксила, температуры кристаллов во время облучения и дозы ионизирующих излучений для создания высококачественных лазерных элементов на основе кристаллов 1ЛР с Р2" и Бз" - центры окраски.

Практическая значимость работы состоит в том, что:

• Разработана технология синтеза бескислородных кристаллов 1ЛР;

• Разработаны технологии создания высококонцентрированных, высококонтрастных кристаллов ЫБ с ¥2, И2, Рз - центрами окраски при облучении у-квантами и электронами высоких энергий;

• На основе разработанных технологий были созданы высококонцентрированные, высококонтрастные лазерные кристаллы ЫР с

Рз" - центрами окраски, которые использованы при изготовлении активных элементов широкодиапазонных перестраиваемых лазеров и элементов управления параметрами лазерного излучения.

• Разработан и реализован метод контроля и стабилизации температур кристаллов во время облучения ионизирующими излучениями.

• Разработана технология и созданы активные элементы твердотельных перестраиваемых лазеров и пассивные лазерные затворы из кристаллов ЫР: Р2+* с высокой концентрацией рабочих Рг+* - центров окраски (до значения коэффициента поглощения на длине волны X = 640нм равного 6 см"1).

• Разработана технология и созданы высокоэффективные лазерные кристаллы для области генерации (0,82 + 1,1) мкм, использующие эффект предионизации Рг—- ЦО и обладающие высокой термо - и фотостабильностью.

• Созданы лазерные кристаллы 1лР:Рг обладающие повышенной фотостабильностью и высоким ресурсом работы для генерации в области (0,65 * 0,75) мкм.

Научная новизна. Все результаты получены впервые:

• Систематически и комплексно исследованы процессы образования Р2\ Рз" и X] - центров окраски под действием у - облучения и пучков быстрых электронов в кристаллах ЫР в зависимости от концентрации ионов гидроксила, температуры кристаллов во время облучения и дозы ионизирующих излучений.

• Найдены оптимальные концентрации ионов гидроксила, температурные режимы во время и после облучения кристаллов LiF, дозы облучения для создания максимальных концентраций активных рабочих центров окраски и минимальных концентраций вредных центров окраски.

• Определены температуры активации движения анионных вакансий и F2+ -центров окраски в кристаллах LiF.

• Обнаружен эффект повышения концентрации F2~ - центров окраски и уменьшения концентрации Xi - центров окраски у - облученных кристаллов LiF при дооблучении их электронами при оптимальных температуре и дозе.

• Обнаружен эффект увеличения концентрации F2+* - центров окраски при двухступенчатом нагреве без облучения до комнатной температуры кристаллов LiF, облученных ионизирующим излучением при температуре фазового перехода жидкий азот —> пар.

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает личный вклад автора в опубликованные работы. Комплекс исследований, результаты которых приведены в данной диссертационной работе, выполнен автором лично или с соавторами при его непосредственном участии.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных и Международных конференциях: IV Всесоюзной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры» (г. Новосибирск, 1984), Международной конференции «Перестраиваемые лазеры» (Иркутск, 1989), V Международной конференции «Перестраиваемые по частоте лазеры» (Иркутск, 1989), International Conference on Tunable Solid State Lasers, (Minsk, 1994), Conference of NATO ARW on Optical Resonator (1997), CLEO Europe'98 (Glasgow, Scotland, 1998), School of Physics and Astronomy (St Andrews, Scotland, 1998).

Результаты работы опубликованы в 26 печатных работах в отечественных и зарубежных изданиях, включая 2 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы. Работа изложена на 177 страницах, содержит 73 рисунка и 14 таблиц. Список цитируемой литературы включает в себя 232 библиографических наименования.

4.4. Выводы по Главе 4.

1. Отработана технология и синтезированы бескислородные кристаллы ЫР, из которых изготовлены высокоэффективные лазерные элементы ЫР: ¥2 и ЫР: (Рг —» ?2+) путем облучения их у - квантами или электронами высоких энергий при комнатной температуре.

2. Отработана технология и созданы высокоэффективные лазерные элементы ЫР: Рг и ЫР: (Рг —► ?2+) путем облучения кристаллов ЫР с оптимальной концентрацией ионов гидроксила (аон- = (0,02 0,08) см"1) электронами высоких энергий при температуре = 0°С.

3. На основе созданных лазерных элементов реализован лазер на кристалле ЫР с предварительной фотоионизацией Рг —» Р2+ - ЦО в канале лазерной накачки.

4. Созданные технологии позволили изготовить лазерные элементы Ы¥: ¥2 и ЫР: (Р2 —> Р2+), нашедшие применение при создании полупромышленных широкодиапазонных перестраиваемых лазеров серии «Малсан».

5. Разработана технология выращивания из расплава и синтезированы кристаллы ЫР с повышенной концентрацией ионов гидроксила, соответствующей коэффициенту поглощения аон- =1,5 см'1.

6. Разработана технология изготовления лазерных элементов ЫР: Р2+* путем облучения при температуре фазового превращения жидкий азот —> пар (-196°С) кристаллов ЫР, обогащенных ионами гидроксила, электронами высоких энергий с последующим двухступенчатым нагревом до комнатной температуры.

7. Изготовлены лазерные элементы ЫР: Р2+*, которые нашли применение в качестве пассивных лазерных затворов в рубиновых и александритовых лазерах на ионах Сг3+, а также в качестве активных элементов лазеров диапазона (0,85 1,05) мкм для модельных исследований УЪ:УАО лазера.

Заключение.

1. Разработан и реализован метод контроля и стабилизации температур кристаллов во время облучения ионизирующими излучениями.

2. Впервые систематически и комплексно исследованы процессы образования и стабилизации Р2~, и Х| - агрегированых центров окраски в кристаллах ЫР при облучении у - квантами и электронами высоких энергий в зависимости от: концентрации ионов гидроксила в кристаллах; температуры кристаллов во время облучения; доз ионизирующих излучений.

3. Определены температуры начала движения анионных вакансий и Р2+ — центров окраски в кристаллах ЫР при облучении их электронами высоких энергий.

4. Разработаны технологии и созданы высокоплотные, высококонтрастные активные элементы твердотельных перестраиваемых лазеров и элементы управления параметрами лазерного излучения на основе кристаллов П¥: ¥2', Р2, 1ЛР: (Р2 Яг*) и ПБ: Р2+*.

5. Реализован способ улучшения качества лазерных элементов из кристаллов 1ЛР:Р2", основанный на дооблучении при пониженных температурах электронами высоких энергий кристаллов 1лР, предварительно облученных у - квантами при комнатной температуре.

6. Разработаны технологии и синтезированы бескислородные кристаллы 1ЛР и кристаллы 1лР с повышенным содержанием ионов гидроксила (до N = 4-1018 см-3).

1. Адуев Б.П., Вайсбурд Д.И. Исследование переноса дырок валентной зоны в LiF при наносекундном облучении плотными пучками электронов. ФТТ, 1978, 20, №12, с. 3739-3740.

2. Адуев Б.П., Вайсбурд Д.И. Создание и разрушение Р2+-центров в кристаллах LiF при импульсном облучении плотными пучками электронов. ФТТ, 1981, 23, №6, с. 1869-1871.

3. Александров Ю.М., Лущик И.Б., Махов В.II. и др. Использование синхротронного излучения для исследования механизма образования F2-центров окраски в LiF. ФТТ, 1982, 24, №6, с. 1666-1670.

4. Алексеев П.Д., Баранов Г.И. Образование водородной связи в кристаллах LiF-OH при облучении у-излучением Со60. ФТТ, 1980, 22, №4, с. 1213-1214.

5. Алукер Э.Д., Лусис Д.Ю., Чернов С.А. Электронные возбуждения и радиолюминесценция щелочно-галоидных кристаллов. Рига: Зинатне, 1979. 251 с.

6. Анненков Ю.М., Титова Л.В., Кишеня С.М. Исследование электронных центров захвата в аддитивно окрашенных ЩГК, легированных двухвалентными примесями. Изв. вузов. Физика, 1969, №10, с. 26-32.

7. Архангельская В.А., Феофилов П.П. Перестраиваемые лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах (обзор). Квантовая электроника, 1980, 7, №6, с. 1141-1160.

8. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. и др., Физические величины: Справочник, под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З., М. Энергоатомиздат, 1991.

9. Баев В.М., Гамалий В.Ф., Лобанов Б.Д. и др. Применение лазеров на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах для внутрирезонаторной лазерной спектроскопии. Квантовая электроника, 1979, №1, с. 92-97.

10. Басиев Т.Т., Миров С.Б., Прохоров A.M. Импульсно-периодический, перестраиваемый лазер на кристалле LiF с Р2+-центрами, возбуждаемый излучением второй гармоники лазера на гранате с Nd3+. Докл. АН. СССР, 1979, 246, №1, с. 72-74.

11. Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Миров С,Б., Осико В.В., Прохоров A.M. Твердотельные перестраиваемые лазеры на центрах окраски в ионных кристаллах. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1982, 46, №8, с. 1600-1610.

12. М.Басиев Т.Т., Дергачев А.Ю., Карасик А.Я., Федоров В.В., Шубочкин Р.Д., Высокоэффективная генерация перестраиваемых пикосекундных импульсов на основе лазерного кристалла LiF:F2*, Квантовая электроника, 1996, 23, №12, с. 1072-1074.

13. Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Миров С.Б., Осико В.В., Прохоров A.M. Эффективные пассивные затворы неодимовых лазеров на основе кристаллов LiF: F2". Квантовая электроника, 1982, 9, №4, с. 837-839.

14. Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Кирпиченкова Е.О. и др. Перестраиваемый лазер на LiF:F2+-neHTpax окраски с голографическим селектором. Квантовая электроника, 1981, 8, №2, с. 419-421.

15. Басиев Т.Т., Воробьев Н.С., Миров С.Б. и др. Исследование пикосекундной генерации на Р2+-центрах окраски в кристалле LiF с перестраиваемой частотой. Письма в ЖЭТФ, 1980, 31, №5, с. 316-320.

16. Басиев Т.Т., Воронько Ю.К., Миров С.Б. и др. Кинетика накопления и генерация Р2+-центров в кристаллах LiF (F2). Письма в ЖЭТФ,. 1979, т. 30, №10, с. 661-665.

17. Бученков В.А., Калинчев А.Г., Мак A.A. и др. Характеристики лазеров на ИАГ: Nd3+ при пассивной модуляции добротности кристаллами LiF с центрами окраски. Квантовая электроника, 1981, 8, №10, с. 2239-2241.

18. Варнавский О.П., Леонтович A.M., Парфианович И.А. и др. Генерация ультракоротких импульсов света на стабилизированных Р2+-центрах окраски в кристалле LiF при синхронной накачке рубиновым лазером. Письма в ЖТФ, 1980, 6, №16, с. 961-964.

19. Вильке К.Т. Выращивание кристаллов. Ленинград. «Недра». Ленинградское отделение. 1977.

20. Гадонас Р., Данелюс Р., Камалов В.Ф. и др. Нестационарная активная спектроскопия лазерно-активных центров окраски в кристалле фтористого лития. Изв. АН СССР. Сер: физ., 1982, 46, №10, с. 1979-1984.

21. Горбовская Т.И., Канте Л.К., Лея Г.В. и др. Применение химических методов для исследования центров окраски во фториде лития. Изв. АН ЛатвССР. Сер. физ. и техн. наук, 1980, №6, с. 44-50.

22. Грубе М.М., Грант З.А. Влияние термической обработки на термолюминесценцию фтористого лития. Изв. АН ЛатвССР. Сер. физ. и техн. наук, 1968, №6, с. 40-46.

23. Гусев Ю.Л., Кирпичников A.B., Лисицын В.Н., Маренников С.И. Спектральные характеристики излучения ИАГ: Nd+3 лазера с насыщающимся поглотителем на F2" центрах в кристалле LiF. Квантовая электроника, 1981, 8, №5, с. 1141-1143.

24. Гусев Ю.Л., Коноплин С.Н. Непрерывный лазер на F2" центрах в кристалле LiF. Квантовая электроника, 1981, 8, №6, с. 1343-1345.

25. Гусев Ю.Л., Коноплин С.Н., Кирпичников A.B., Маренников С.И. Нелинейное поглощение света центром окраски в щелочно-гапоидных кристаллах. В кн.: Лазеры с перестраиваемой частотой. Новосибирск, 1980, с. 116-118.

26. Гусев Ю.Л., Иванов А.Ф., Маренников С.И., Синица Л.Н. Внутрирезонаторный лазерный спектрометр на основе лазера на F2" -центрах в кристалле LiF. В кн.: Лазеры с перестраиваемой частотой. Новосибирск, 1980, с. 113-115.

27. Гусев Ю.Л., Круглов С.Н., Коноплиц С.Н. и др. Исследование энергетических характеристик лазера на F2+ центрах и образование активных центров окраски под действием лазерного излучения. ЖТФ, 1980. 50, №1, с. 210-212.

28. Гусев Ю.Л., Маренников С.И., Чеботаев В.П. Перестраиваемые лазеры на центрах окраски. Изв. АН СССР. Сер. физ.,.1980, 44, №10, с. 2018-2028.

29. Гусев Ю.Л., Коноплин С.Н., Кирпичников A.B., Маренников С.И. Генерация перестраиваемого по частоте излучения на F3" центрах окраски. Препринт 43-79. Новосибирск: изд. Ин-та теплофизики СО АН СССР, 1979. 7 с.

30. Гусев Ю. Л., Коноплин С. Н., Кирпичников А. В., Маренников С. И. Генерация перестраиваемого по частоте излучения на F3" центрах окраски. В кн.: Нелинейная оптика. Новосибирск, 1979, с. 257-261. (Тр. 6-й Вавиловской конференции).

31. Гусев Т.Л., Кирпичников A.B., Маренников С.И. Исследование спектральных характеристик импульсного лазера на F2~ центрах, перестраиваемого по частоте в диапазоне 1,1-1,26 мкм. Квантовая электроника, 1979, 6, №12, с. 2623-2625.

32. Гусев Ю.Л., Маренников С,И., Новожилов С.Ю. Генерация когерентного, перестраиваемого по частоте излучения на F центрах. Квантовая электроника, 1978, 5, №8, с. 1685-1687.

33. Гусев Ю.Л., Коноплип С.Н., Маренников С.И. Генерация когерентного излучения на F2 центрах окраски в монокристалле LiF. Квантовая электроника, 1977, 4, №9, с. 2024-2025.

34. Давиташвили Т.Ш., Политов Н.Г., Соболевская C.B. Центры окраски и коллоиды в кристаллах фтористого лития. В кн.: Электронные и ионные процессы в твердых телах. Тбилиси: Мецниереба, 1973, с. 36-55.

35. Иванов H.A. Автореферат кандидатской диссертации «F агрегатные центры окраски в кристаллах LiF и NaF и оптимизация параметров оптических лазерных элементов на их основе», Иркутск, 1985.

36. Иванов H.A., Парфианович И.А., Хулугуров В.М., Чепурной В.А. Нелинейные насыщающиеся фильтры на основе щелочно-галоидных кристаллов с центрами окраски. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1982, 46, №10, с. 1985-1991.

37. Иоффе А.Ф. Избранные труды. Т. 1. Механические и электрические свойства кристаллов. Д.: Наука, 1974, с. 209-232.

38. Кристофель H.H. Теория примесных центров малых радиусов в ионных кристаллах. М.: Наука, 1974.

39. Куделин K.M. Относительная энергетическая эффективность LiF-детектора. ПТЭ, 1972, №4, с. 68-69.

40. Куделин K.M. Термолюминесцентный детектор с малым ходом с жесткостью. Измерительная техника, 1973, №1, с. 92-93.

41. Кузьмин В.В., Лущик Ч.Б., Савихин Ф.А. и др. Термолюминесцентный дозиметр быстрых нейтронов. Атомная энергия, 1967, №22, с. 482-488.

42. Лисицын В.Н., Пестряков Е.В., Трунов В.И., Гусев Ю.Л. Генерация пикосекундных импульсов на F2+ центрах окраски в диапазоне 1,1-1,25 мкм. Письма в ЖТФГ 1981, 7, с. 396-399.

43. Лобанов Б.Д., Максимова Н.Т., Хулугуров В.М., Парфианович И.А. F2+-агрегатные центры в кристаллах LiF-Mg, ОН. ЖПС, 1980, 32, №6, с. 10791083.

44. Лобанов Б.Д., Хулугуров В.М., Парфианович И.А. F- агрегатные центры в кристаллах LiF-Li20. Изв. вузов. Физика, 1978, №4, с. 81-85.

45. Лобанов Б.Д., Смольская Л.П., Непомнящих А.И., Георгиевская Л.М. О рекомбинационной люминесценции кристаллов LiF. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1974, 38, №6, с. 1312-1313.

46. Лущик Ч.Б., Гиндина Р.П., Йиги Х.В. и др. Распад электронных возбуждений на катионные френкелевские дефекты в ЩГК. В кн.: Оптические иэлектрические явления в ионных кристаллах. Тарту, 1975, с. 7-62,

47. Лущик Н.Е., Лущик Ч.Б. Спектроскопия центров люминесценции в ЩГК, активированных гомологическими рядами ионов. Оптика и спектроскопия, 1960, 8, №6, с. 839-846.

48. Лущик Ч.Б., Гиндина Р.И., Пунг Л.А. и др. Радиационное создание катионных вакансий в нитевидных кристаллах А1ВУ11. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1974,38, №6, с. 1219-1223.

49. Лущик Ч.Б., Лийдья Г.Г., Лущик Н.Е. и др. Экситонные механизмы возбуждения люминесценции примесных центров в ионных кристаллах. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1973, 37, №2, с. 334-340.

50. Лущик Ч.Б., Лущик А.Ч. Распад электронных возбуждений с образованием дефектов в твердых телах. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 264 с.

51. Майоров А.П., Макуха В.К., Смирнов В.А. и др. Использование кристаллов ЫР с центрами в качестве нелинейных фильтров в лазерной системе на стекле с неодимом. Письма в ЖТФ, 1980, 6, №15, с. 941-943.

52. Мартынович Е.Ф., Григоров В.А. Оптические свойства р2* центров в монокристаллах фторида лития. ФТТ, 1980, 22, №15, с. 1543-1545.

53. Маргериан Д., Маркхем Д. Сб. Лазеры. М.: Иностр. лит., 1963, с. 126.

54. Непомнящих А.И., Раджабов Б.А. Магниевые электронные центры окраски в кристаллах ЫР: Mg. Оптика и спектроскопия, 1980, 48, №2, с. 273-276.

55. Непомнящих А.И., Раджабов Е.А. Хз" центры в кристаллах 1лР. Оптика и спектроскопия, 1980, 48, №3, с. 618-619.

56. Непомнящих А.И., Раджабов Е.А. Механизм передачи возбуждения кристалла активаторным центрам в ЫР-ТЮг. Оптика и спектроскопия, 1980, 48, №4, с. 825-827.

57. Непомнящих А.И., Бобр-Сергеев A.A., Антипина Н.Е., Егранов A.B. О природе центров захвата в кристаллах LiF-Mg. В кн.: Ежегодник СибГЕОХИ-1972. Иркутск, 1973, с. 416-420.

58. Непомнящих А.П., Лапидес И.Л., Бобр-Сергеев A.A., Антипина М.Б. Термостимулированная люминесценция дозиметрических кристаллов LiF-Mg. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1974, 38, №6, с. 1315-1316.

59. Непомнящих А.И., Лобанов Б.Д., Смольская Л.П. и др. Дозиметрические свойства, рентгенолюминесценция и термолюминесценция кристаллов LiF. В кн.: Люминесцентные приемники и преобразователи рентгеновского излучения. М., 1974, с. 106-110.

60. Непомнящих А.И., Раджабов Е.А. Температурная устойчивость центров захвата в LiF. В кн.: Геохимические методы поисков. Методы анализа. Иркутск, 1977, с. 132-135,

61. Парфианович И.А., Хулугуров В.М., Иванов H.A. и др. Лазеры на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах. Изв. АН СССР. Сер. физ.5> 1981, 45, Ш, с. 309-314.

62. Парфианович H.A., Хулугуров В.М., Лобанов Б.Д., Максимова Н.Т. Люминесценция и вынужденное излучение центров окраски в LiF. Изв. АН СССР. Сер. физ., 1979, 43, №6, с. 1125-1132.

63. Парфианович И.А., Пензина Э.Э. Электронные центры окраски в ионных кристаллах. Иркутск: Вост.- Сиб. кн. изд.- во, 1977. 208 с.

64. Пайнс Д. Элементарные возбуждения в твердых телах. М.: Мир, 1965.

65. Ребане К.К. Тр. ИФА АН ЭстССР, 1961,15, с. 209.

66. Родный П.А. Ультрафиолетовые полосы люминесценции фтористого лития. Оптика и спектроскопия, 1975,39, №2, с. 409-411.

67. Роди Д. Действие мощного лазерного излучения. М.: Мир, 1974.

68. Стоунхэм А.М. Теория дефектов в твердых телах. Т. 1. М.: Мир, 1978. 375 с.

69. Тамм И.Е. Собрание научных трудов. М.: Наука, т. 1, 1975.

70. Феофилов П.П. Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов. М.: Физматгиз, 1959. 288 с.

71. Френкель Я.И. О поглощении света и прилипании электронов и дырок в кристаллических диэлектриках. ЖЕТФ, 1936, 6, с. 647-661.

72. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1945.

73. Хулугуров В.М., Иванов H.A., Синица Л.Н., Сердюков В.И. Квазинепрерывная генерация вынужденного излучения F2+0" центров в кристалле LiF. Оптика и спектроскопия, 1981, 50, №4, с. 801-802.

74. Хулугуров В.М., Лобанов Б.Д. Генерация вынужденного излучения на центрах окраски в кристаллах NaF при 300 К. Письма в ЖТФ, 1978, 4, №19, с. 1175-1177.

75. Хулугуров В.М., Лобанов Б.Д. Генерация на центрах окраски в кристаллах LiF-OH при 300К в спектральной области 0,84-1,13 мкм. Письма в ЖТФ, 1978, 4, №24, с. 1471-1474.

76. Хулугуров В.М. Автореферат докторской диссертации «Закономерности образования, структура и лазерные свойства центров окраски в активированных фторидных кристаллах», Иркутск, 2003.

77. Шавер И.Х., Кронгауз В.Г., Рожков В.Д. Новый люминесцентный метод детектирования рентгеновского, гамма и нейтронного излучения. ЖТФ, 1980, 50, с. 154-157.

78. Шахнович М.И., Чубенко А.И. Оптические свойства кристаллов фтористого лития с примесью 02. В кн.: Радиационная физика. Вып. 4. Рига: Зинатне, 1966, с. 125-132.

79. Шварц К.К., Кристапсон Я.Ж., Лусис Д.Ю., Подинь А.В. Фтористый литий: оптические свойства и применение в термолюминесцентной дозиметрии. В кн.: Радиационная физика. Вып. 5. Рига: Зинатне, 1967, с. 179-235.

80. Шварц К.К., Алукер Э.Д., Интенберг Л.Э., Чернов С.А. Температурная зависимость выхода и спектров испускания радиолюминесценции фтористого лития. Изв. АН ЛатвССР. Сер. физ. и техн. наук, 1967. №4, с. 5154.

81. Aegerter M.A., Luty F. The F2+ -center in KC1 crystal. Part Information and bleaching kinetics. Phys. Status Sol., 1971, 43, № 1, p. 227-243.

82. Aegerter M.A., Luty F. The F2 -center in KC1 crystal. Part II: optical properties and analogy with the HA molecule. Phys. Status Sol., 1971, 43, №1, p. 245-261.

83. Akhvlediani Z.G., Berg K.-J., Berg C. Formation and annealing of hydrogen centers in OH" containing X-irradiated LiF crystals. Gryst. Lattice Defects, 1980, 8, №4, p. 167-175.

84. Baldacchini G., Bonfigli F., Menchini F., Montereali R.M., High concentrations of aggregate color centers in heavily irradiated LiF crystals, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 2002,191, p. 216-220.

85. Bloch F. Ztschr. Phys., 1929, 52, №7-8, s. 555-600.

86. Basiev T.T., Mirov S.B. and Osiko V.V., Room-temperature color center lasers, IEEE J. Quantum Electron., 1988, 24, p. 1052-1069.

87. Basiev T.T. and Mirov S.B., Room temperature tunable color center lasers, In: Laser Science and Technology International Handbook, Letokhov, VS., Shank, C.V., Shen, Y.R. and Walther, H. (Eds.), 16, 1. Harwood Academic Publishers, Switzerland 1994.

88. Basiev T.T., Mirov S.B. and Ter-Mikirtychev V.V., Two-step photoionization and photo-physics of color centers in LiF crystals, In: Solid State Lasers and New Laser Materials, 1992, 227, Vyacheslav V. Osiko, (ed.) Proc. SPIE1839.

89. Basiev T.T., Konushkin V.A., Mirov S.B., Ter-Mikirtychev V.V. and Fedorov V.V., Lasing characteristics of room-temperature tunable lasers based on LiF crystals utilizing F2 and F2 color centers, Opt. Spectr., 1993, 74, p. 721-723.

90. Basiev T.T., Fedorov V.V., Mirov S.B., Papashvili A.G. and Zverev P.G., Optimization of tunable LiF: F2" color center lasers pumped by neodymium lasers, paper presented at International Conference LASER-93, Munich, Germany, 1993.

91. Bethune D.S., Lankard J.R., Sorokin P.P. Opt. Lett., 1979, 4, p. 103.

92. Beigang R., Litfin G., Welling H. Frequency behaviour and linewidth of cw single mode colour center lasers. Opt. Communs, 1977, 22, №3, p. 269-271.

93. Berg G., Frohlich F., Schneider D. Phys. status solidi (a), 1977, 42, p. 73.

94. Bosi L., Bussolati C., Cova S. Radiative lifetimes of excited M and R centers in alkali halides. Phys. Stat. Sol. (b), 1972, 50, №1, p. 311-318.

95. Bosi L., Bussolati C., Spinolo G. Lifetime studies on the relaxed excited state of colour centers. Phys. Rev., 1970,1, №2, p. 890-895.

96. Bosi L., Bussolati C., Spinolo G. Lifetime of the first excited state of the F2+-center in LiF. Phys. Lett., 1970, 32, №3, p. 159-160.

97. Bohm M., Sharman A. Zur thermolumineszenz und thermisch stimulierten electrichen leitfahigkeit von LiF. Z. Phys., 1969, 225, №1, S. 44-59.

98. Castner T.G., Kanzig W.J. Phys. and Chem. Solid., 1957, 3, №3-4, p. 178-195.

99. Chase D.B., McClure D.S. The 3d-4s bands of transition metal ion in LiF and NaF. J. Chem. Phys., 1976, 64, №1, p. 74-80.

100. Christy R.W., Johnson N.M., Wilbard R.R. Thermoluminescence and colour center in lithium fluoride. J. Appl. Phys., 1967, 38, №5, p. 2099-2106.

101. Chu J.H., Mieher R.L. Dipole-dipole hyperfme and lattice relaxation of interstitial defects in LiF. Phys. Rev., B, 1971, 3, №2, p. 488-491.

102. Cotter D., Hanna D.C. Opt. and Quantum Electr., 1977, 9, p. 509.

103. Click C.C., Claffy E.W., Gorbics S.C. e. a. Thermoluminescence and colour center in LiF: Mg. J. Appl. Phys., 1967, 38, №10, p. 3867-3874.

104. Cooke D.W. The thermoluminescent mechanism in LiF (TLD 100): Extension of the Mayhugh - Christy model. J. Appl. Phys., 1978, 49, №7, p. 4206-4215.

105. Crowford J.H. J. Phys. Chem. Sol., 1970, 31, p. 1399.

106. Dakes M.L., Mieher R.L. Endor study of the H-center in LiF. Phys. Rev., 1969, 187, №3, p. 1053-1061.

107. Bavies J.J. ESR and ENDOR of titanium-doped lithium fluoride. J. Phys. C: Sol. Stat. Phys., 1974, 7, №3, p. 599-609.

108. Delbecq C.J., Gosh A.K., Yuster P.H. Trapping and annihilation of electrons and positive holes in KC1: T1C1. Phys. Rev., 1966,151, №2. p. 599-609.

109. Delbecq C.J., Toyozawa Y., Yuster P.H. Tunneling recombination of trapped electrons and holes in KC1: AgCl and KC1: T1C1. Phys. Rev., B, 1974, 9, №10, p. 4497-4505.

110. Delbecq C.J., Shoemarker D., Yuster P.H. ESR and optical absorption, study of

111. BrCl" and associated centers in doped KCl crystals. III. Ibidem, №4, p. 19131920.

112. Delbecq C.J., Hayes W., Yuster P.H. Absorption spectra of F2*, Cl2", Br2~ and J2~ in alkali halides. Phys. Rev., 1961,121, №4, p. 1043-1050.

113. Delbecq C.J., Hutchinson E., Shoemaker D. e. a. ESR and optical absorption study of the Vi -center in KCl: NaCl. Phys. Rev., 1969,187, №3, p. 1103-1127.

114. Delbecq C.J. A study of M-center formation in additively coloured KCl, Z. Phys., 1963,171, №3, p. 560-581.

115. Dietrich H.B., Murray R.B. Low temperature-luminescence in LiF. Bull. Amer. Phys. Soc., 1969, ser. 2,14, №1, p. 131.

116. Dolling G., Smith H.G., Nicklow R.W. e. a. Lattice dynamics of lithium fluoride. Phys. Rev., 1968,168, №3, p. 970-979.

117. Dryden J.H., Shuter B. The dependence of thermoluminescence of LiF: Mg crystals on state aggregation of the Mg*4" ions. J. Phys. D: Appl. Phys., 1973, 6, №1, p. 123-130.

118. Eisenstadt M. Nuclear magnetic relaxation of LiF at high temperatures. Phys. Rev., 1963, 132, №2, p. 630-635.

119. Farge Y., Lambert M., Smoluchowski R. Covalent interaction in the process of M+-center formation. Phys. Rev., 1967,159, №3, p. 700-702.

120. Farge Y., Lambert M., Smoluchowski R. Mecanism de formation des centres M et H. Solid State Communs, 1966, v. 4, №7, p. 333-336.

121. Farge Y., Fontana M.P. Dynamics of F2+-centers in LiF: one phonon sideband and Raman scattering. Solid State Communs, 1972,10, №4, p. 333-336.

122. Fettemian H. R., Fitcheu D. B. Jahn-Teller vibronic structure of the-R'center in LiF. Solid State Communs, 1968, 6, №7, p. 501-503.

123. Fitcheu D.B., Fetterman H.R., Pierce C.B. Zero-phonon transitions at M1 and R'centers in alkali halides. Solid State Communs, 1966, 4, №5, p. 205-209.

124. Fisher F., Grummer G. Quanteausbente fur den photochemishen Abbau von O" -Zentren in KCl. Z. Phys., 1966,189, №1, S. 97-112.

125. Frenkel J. Uber die Warmebewegung in festen und flussigen Korpern. Zs. f.

126. Phys., 1926, 36, S. 215-250.

127. Frenkel J. Phys. Rev., 1931, 37, №1, p. 17-39.

128. Fritz B., Menke E. Laser effect in KC1 with FA(Li) centers. Solid State Communs, 1965,3, №3, p. 61-63.

129. Fukuda K., Okuda A., Uchida Y. Optical bleaching of R bands in LiF crystals. J. Phys. Soc. Jap., 1960,15, №3, p. 538-539.

130. Gartia R.K. Thermoluminescence of z3-centers in X-irradiated Mg-doped; LiF crystals. Phys. Stat. Sol. (a), 1977, 44, №1, p. K21-K24.

131. Gartia R.K., Acharya B.S. On the production of Zrcenters, Phys. Stat. Sol. (a), 1978, 47, №2, p. K165-K168.

132. Gartia R.K., Acharya B.S., Ratham R. Effect of re irradiation on Z- centers.— Phys. Stat. Sol. (a), 1978, 48, №1, p. 235-239.

133. Gassineili R., Mieher R.L. Electron nuclear double resonance of self-trapped hole in LiF. Phys. Rev., 1968,175, №2, p. 395-411.

134. Gellerman W., Luty F. Absorption, emission and possible tunable laser operation of complex colour center in Ag-doped alkali halides. Inter, conference 'Detect in insulating crystals'. Riga, 1981, p. 352-353.

135. Gellerman W., Luty F., Koch K.P., Welling H. Tunable laser operation of F2+ and (F2+)A-centers in OH' and SH" doped alkali halides. Opt. Communs, 1980, 35, №3, p. 430-434.

136. Gellerman W., Luty F., Koch K.P., Litfin G. F2+ -center stabilization and tunable laser operation in OH"-doped alkali halides. Phys. Stat. Sol. (a), 1980, 57, №1, p. 411-418.

137. Grant R.M., Cameron J.R. Effects of pre-irradiation annealing on the thermoluminescence and dielectric loss of LiF: Ms. J. Appl. Phvs 1966, 37, №10, p. 3791-3795.

138. Gusev Y.L., Marennikov S.I., Chebotayev V.P. Tunable laser via F2+ and F2" -colour centers in the spectral region 0,88-1,25 nm. Appl. Phys:, 1977, 14, №1, p. 121-122.

139. Harshaw Chemical Company (prospect). High sensitivity lithium fluoridethermoluminiscent dosimetr. Solon, 1972.

140. Heisenberg W. Ann. Phys., 1932,13, №4, s. 430-452.

141. Hayes W., Nikols J.N. Paramagnetic resonance and optical absorption of a F-center. Phys. Rev., 1960,117, №4, p. 993-998.

142. Henul P. Optical properties of chalcogen — vacancy centers in alkali halides. Phys. Stat. Sol. (a), 1978, 46. №1, p. 147-152.

143. Hoffman K., Poss D. Electron spin resonance investigations on lithium fluoride doped with titanium. Phys. Stat. Sol (a), 1978, 45, №1, p. 263-268.

144. Horowitz Y.S. Criticism of the Z-center model in LiF-TlD. Phys. Stat. Sol. (a), 1982, 69, №1, p. K29-K32.

145. Hoshi J.J., Saidoh M., Itoh N. Stabilization of interstitial center by divalent impurities in alkali halides. Cryst. Lattice Defects, 1975, 6, №1, p. 15-20.

146. Hughes A. Stability and production of R -centers in lithium fluoride. Solid State Communs, 1966, 4, №7, p. 337-339.

147. Itoh N. Creation of lattice defects by electronic excitation in alkali halides. Adv. Phys., 1978, 31, p. 491-551.

148. Itoh N. Interstitial and trapped-hole center in alkali halides. Cryst. Lattice Defects, 1972,3, p. 115-143.

149. Jackson J.H., Harris A.M. Annealing effect and optical absorption of thermoluminescent LiF. J. Phys. C: Sol. Stat. Phys., 1970, 3, №9, p. 1967-1974.

150. Jain S.C., Sootha G.D. Electrical and optical properties of titanium doped lithium fluoride crystals. Phys. Stat. Sol., 1967, 22, №2, p. 505-516.

151. Jain S.C. Behaviour of divalent cation impurities in alkali halide crystals. Phys. Stat. Sol. (b), 1971, 44, №2, p. 11-28.

152. Jain S.C., Warner A.V.R., Bagai R.K. Charge transfer spectra of LiF: Ti in VUV region. Phys. Stat. Sol. (b), 1975, 68, №1, p. K95-K98.

153. Johnson L.F., Dietz R.E., Gugenheim H.J. Phys. Rev. Letts., 1963, 2, p. 318.

154. Johaunson G., Osten W., Piehe R., Waidelich W. Linear stark and pseudo-stark effect of the F3+-centre in LiF and NaF. Phys. Stat. Sol., 1969, 34, №2, p. 699-709.

155. Kabler M.N., Patterson D.A. Evidence for a triplet state of the self-trappedexiton in alkali halide crystals. Phys. Rev. Lett., 1967,19, №11, p. 652-654.

156. Kabler M.N. Low-temperature recombination luminescence in alkali halide crystals. Phys. Rev., 1964,136A, №5, p. 1296-1302.

157. Kamikawa T., Kasumata Y., Ozawa K. Optical absorption of LiF crystals irradiated with neutrons at LNT. Phys. Stat. Sol., 1966, 14, №2, p. 435-443.

158. Kansig W. Paramagnetic resonance study of radiation damage in LiF. J. Phys. Chem. Sol., 1960,17, №1-2, p. 88-92.

159. Karo A.M., Hardy J.R. Lattice dynamics and specific heat data for rocksalt-structure alkali halides. Phys. Rev., 1963,129, №5, p. 2024-2036.

160. Kazumata Y., Kamikawa T., Ozawa K. Zero-phonon lines of colour centers in LiF andNaF. Phys. Stat. Sol., 1966,17, №1, p. 131-138.

161. Kojima K. Studies on Z2-centers in alkali halide crystals. J. Phys. Soc. Jap., 1964,19, №6, p. 868-880.

162. Kos H.-J., Nink R. Mechanism of restored thermoluminescence in lithium fluoride. Phys. Stat. Sol. (a), 1977, 44, №2, p. 505-510.

163. Kos H.-J., Nink R. Zrcenter in Mg-doped lithium fluoride. Phys. Stat. Sol. (a), 1977, 41, №1, p. K157-K161.

164. Kos H.-J., Nink R. Lithium fluoride dosimetry. Part 2, The Z-center model-origin and relevance to some dosimetry phenomena. Nucl. In-strum. Methods, 1980,175, p. 24-25.

165. Kulinski T., Kaczmazek P., Ludvicrak M., Blaszczak Z. Emission characteristics of an LiF: F2 colour center laser in the visible. Opt. Communs, 1980, 35, № 1, p. 120-124.

166. Lay C., Berge P. On the enhancement of ray coloration by Mn*"1" and Mg^-in lithium fluoride. J. Phys. Chem. Sol., 1969, 30, №4, p. 845-850.

167. Mayhugh M.R. Colour center and the thermoluminescence mechanism in LiF. J. Appl. Phys., 1970, 41, №12, p. 4776-4782.

168. Mayhugh M.R., Christy R.W., Johnson N.M. Thermoluminescence of colour centers in LiF. J. Appl. Phys., 1970, 41, №7, p. 2968-2976.

169. Medvedev V.N., Damm J.Z. On optical properties of the '450 nm' band in yirradiated LiF crystals. Acta Phys. Polonica, 1974, A 46, №1, p. 33-38.

170. Mehta S.K., Merklin J.F., Donnert H.J. Thermoluminescence related centers in LiF: Mg, Ti. Phys. Stat. Sol. (a), 1977, 44, №2, p. 679-685.

171. Meistrich M.L. U.V. and I.R. absorption in OH".doped NaF. J. Phys. Chem. Sol., 1968, 29, №7, p. 1119-1125.

172. Merklin J.F. Optical bleaching of defect centers in TLD 100 (LiF: Mg, Ti). Nucl. Instrum. Method, 1978,157, p. 519-524.

173. Micke S., Nink R. LiF: Ti as a material for thermoluminescence dosimetry (TLD). J. Luminescence, 1979, 18, №19, p. 411-414.

174. Micke S., Nink R. On the TL mechanism of LiF: Ti. Nucl. Instrum. Methods, 1980,175, p. 10-11.

175. Miller L.D., Bude R.H. Luminescence, trapping and F centers in lithium fluoride crystals. J. Appl. Phys., 1970, 41, №9, p. 3687-3697.

176. Mirov S.B., Fedorov V.V., Xie L., Boczar B., Frost R., Alexandrite laser pumped LiF:F2" laser, B. Pryor, Optics Comm., 2001, 199, p. 201-205.

177. Mirov S.B., Fedorov V.V., Boczar B., Frost R., All-solid-state laser system tunable in deep ultraviolet based on sum-frequency generation in CLBO, B. Pryor, Optics Comm., 2001,198, p. 403-406.

178. Mirov S. B., Fedorov V.V., Ashenafi M., Xie L., Spectroscopic analysis and persistent photon-gated spectral hole burning in LiF:F2" color center crystal, Appl.Phys. Lett., 2001, 79, p. 2318-2320.

179. Mirov S.B., Jenkins N.W., Fedorov V.V., Temperature-dependent spectroscopic analysis of F2+** and F2+ like color centers in LiF, J. Lumin., 2000, 91, p. 147-153.

180. Mirov S.B., Jenkins N.W., Fedorov V.V., Powerful Ultrabroadly tunable LiF:F2+** Laser, in Solid State Lasers IX, R. Scheps, Editor, Proceedings of SPIE,2000, 3929, p. 278-288.

181. Mirov S.B. and Dergachev A.Yu., Efficient room temperature LiF:F2+** color center tunable laser tunable over 820-1210 nm range, Optics Comm. 1998, 145, p. 107-112.

182. Moharil S.V., Kathuria S.P. Supralinearity, sensitisation and phototrans-ferred thermoluminescence in LiF TLD 100. J. Phys. D: Appl. Phys., 1982, 15, p. L145-L148.

183. Mollenauer L.F., Bloow D.M., Guggenheim H. Simple two step photoionization yield high densities of laser-active F2+ -centers. Appl. Phys. Lett., 1978,33, №6, p. 506-509.

184. Mollenauer L.F., Bloom D.M., DelGaudio A.M. Broadly tunable CW lasers using F2+ -centers for the 1,26-1,48 and 0,82-1,07 nm bands. Opt. Lett., 1978, 3, №2, p. 48-50.

185. Mollenauer L.F., Olson D.H. Broadly tunable lasers using colour centers. J. Appl. Phys., 1975, 46, №7, p. 3109-3118.

186. Mollenauer L.F., Olson D.H. A broadly tunable CW laser using colour centers. Appl. Phys. Lett., 1974, 24, №8, p. 386-388.

187. Mollenauer L.F. Laser-active, defect-stabilized F2+ center in NaF: OH and dynamics of defect-stabilized center formation. Opt. Lett., 1981, 6, №7, p. 342344.

188. Mollenauer L.F. Room-temperature-stable F2+ like center yields CW laser tunable over the 0,99-1,22 nm range. Opt. Lett., 1980, 5, №5, p. 188-190.

189. Mollenauer L.F. Excited-state absorption spectrum of F2+ centers and the H2+ molecular-ion model. Phys. Rev. Lett., 1979, 43, №20, p. 1524-1528.

190. Morehead Jr.F., Daniels F. Storage of radiation energy in crystalline lithium fluoride and metamict materials. J. Phys. Chem., 1952, 56, p. 546-548.

191. Mort J. An empirical Mollwo-Ivey relation for Z3-centers in alkali halides. Phys. Lett., 1966, 21, №2, p. 124-125.

192. Mort J., Zimmerman D. B. Photoluminescence of Z3-centers in LiF. Phys.1.tt., 1966, 21, №3, p. 273-274.

193. Nahum J. Optical properties and formation kinetics of IvT -centers in NaF. Phys. Rev., 1968,174, №3, p. 1000-1003.

194. Nahum J. Optical properties and mechanism of formation of some F-aggregate centers in LiF. Phys. Rev., 1967, 158, №3, p. 814-825.

195. Nahum J., Wiegard D.A. Optical properties of some F-aggregate centers in LiF. Phys. Rev, 1967,154, №3, p. 817-830.

196. Nakajima T, Murayama Y, Matsusama T, Koyano A. Development of a new highly sensitive LiF thermoluminescence dosimeter and its applications. Nucl. Instrum. Methods, 1978,157, p. 155-162.

197. Nelson W.E., Merklin J.F, Lee R.S. Photoconductivity of irradiated LiF: Nucl. Instrum. Methods, 1976,133, №2, p. 387-389.

198. Nink R, Kos H.J. On the role of Z-centers in trapping mechanism of thermoluminescent lithium fluoride. Phys. Stat. Sol. (a), 1976, 35, №1, p. 121129.

199. Nink R, Kos HJ. Lithium fluoride dosimetry. Part 1. The Z-center model a new concept for the description of the trapping process indosimetric LiF: Mg, Ti. Nucl. Instrum. Methods, 1980,175, p. 15-16.

200. Okada M, Atobe K, Masuo Nakagawa. Higher F-aggregate centers produced during thermal annealing in LiF crystals irradiated at pile temperature. Ann. Rep. Res. Reactor Inst. Kyoto Univ., 1976, 9, p. 160-164.

201. Osten W, Waidelich W. Ultrarot-absorption und phononen freie ubergange in strahlungsverfarbtem LiF. Z. Phys, 1964,178, №3, S. 244-252.

202. Physics of colour centers/Ed, by Fowler W. B. N. Y. London: Academic Press, 1968. 655 p.

203. Penzkofer, C. Birkmann T. Tsuboi, Absorption and emission spectroscopic characterisation of F2 color centers in a LiF crystal, Appl. Phys. B, 2003, 77, 521527.

204. Radzhabov E.A. Luminescence centers in LiF: Li20. Phys. Stat. Sol (b), 1983,115, №1, p. K25-K28.

205. Radzhabov E.A., Nepomnyachikh A.I. Neutral magnesium atoms on anion sites in LiF. Phys. Stat. Sol. (b), 1981,108, p. K75-K78.

206. Radzhabov E.A., Nepomnyachikh A.I. Magnesium colour centers at 3,5 and 5,0 ev in lithium fluoride. Phys. Stat. Sol. (a), 1981, 68, p. 77-81.

207. Rossiter M.J., Rees-Evans D.B., Ellis S.C., Griffits A.B. Titanium as luminescence center in thermoluminescent lithium fluoride. J. Phys. D: Appl. Phys., 1971, 4, №8, p. 1245-1251.

208. Rossiter M.J., Rees-Evans D.B., Ellis S.C. Preparation of thermoluminescent lithium fluoride. J. Phys. D: Appl. Phys., 1970, 3, №12, p. 1816-1823.

209. Schneider I., Rabin H. Ionized electron centers in alkali halide crystals. Phys. Rev., 1965, 140, №6A, p. 1983-1991.

210. Seitz F. Colour centers in alkali halide crystals. II. Rev. Mod. Phys., 1954, 26, № 1, p. 7-94.

211. Shoemaker D., Yasaitis E.L. Reorientation motion of the H (Li+) center in KC1: Li. Phys. Rev., 1972, B5, №12, p. 4970-4986.

212. Stoebe T.G., Watanabe S. Thermoluminescence and lattice defects in LiF. Phys. Stat. Sol. (a), 1975, 29, №1, p. 11-29.

213. Tashiro T., Takeuchi S., Saidoh M., Itoh N. Luminescence induced by tunneling recombination between neutral silver atoms and V^ centers in alkali halides. Phys. Stat. Sol. (b), 1979, 92, №2, p. 611-619.

214. Thevenard P., Perer A., Davenas J., Dupuy C.H.S. Colouration of LiF by 56 Mev a-particles and 28 Mev deuterous. I. Observation of colour centers produced at room temperature. Phys. Stat. Sol. (a), 1972, 9, №2, p. 517-522.

215. Tomita A., Hirai N., Tsutsumi K. Correlation between thermally stimulated exo-electron emission and thermolumiftescence of pure LiF single-crystals. Jap. J. Appl. Phys., 1976,15, №10, p. 1899-1908.

216. Umbach K.H., Kenntner G., Paus HJ. Lanthanide Z-centers in alkali halides. J. Phys. 1973, 34, №C9, p. 107-111.

217. Vilira N.D. Ir., Ranieri I.M., Morato S.P. Room temperature visible laser actionof F-aggregated centers in LiF: Mg, OH crystals. Phys. Stat. Sol. (a), 1982, 73, №1, p. K115-K117.

218. Vora H., Jones J.H., Stoebe T.G. Hydroxil ions and absorption band in Mg and Ti doped thermoluminescent LiF single crystal. J. Appl. Phys., 1975, 46, №1, p. 71-77.

219. Wachter W., Vana N.J., Aiginger H. The influence of hydroxyl ions on the thermoluminescence properties of LiF: Mg, Ti. Nucl. Instrum. Methods, 1980, 175, p. 21-23.

220. Warnek P. LiF colour center formation and UV transmission losses from argon and hidrogen discharges. J. Opt. Soc, Amer., 1965, 55, №5, p. 921-925.

221. Welling H., Litfin G., Beigang R. Ill Internat. Tag., Dresden Laser und ihre Anwend, 1977,28, s. 314.

222. Wintersgill M.C., Townsend P.D., Gusso-Perez F. The role of oxygen and titanium in the luminescence of LiF: Mg, Ti. J. Phys., 1976, 37, №C7, p. 123-126.

223. Zimmerman D.W., Jones D.E. Photo and thermoluminescence of LiF: (Mg, Ti). Appl. Phys. Lett., 1967,10, №3, p. 82-84.