Д.Ю. КИСЛИЦЫН, К.М. ГОЛАНТ , А.В. ХОЛОДКОВ

УДК 535.14(06)+621.373.826(06) Лазерная физика
Д.Ю. КИСЛИЦЫН, К.М. ГОЛАНТ1, А.В. ХОЛОДКОВ1
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1Научный центр волоконной оптики при ИОФ РАН им. А.М.Прохорова, Москва
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ Ti
АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СВЕТОВОДОВ,
ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ SPCVD
В данной работе показана возможность термической модификации
ближайшего окружения ионов Ti в алюмосиликатной сердцевине оптических
волокон, полученных плазмохимическим методом осаждения силикатных стекол в
разряде пониженного давления.
Создание широкополосных источников излучения – одна из важных
проблем прикладной оптики. Существующие на данный момент
источники такого типа – лазеры и усилители на красителях и кристаллах
(Ti: сапфир, Cr: форстерит, и др.) дорогостоящи, сложны в изготовлении и
обслуживании. В последнее время растет интерес к лазерам и усилителям
на основе стекла и стеклокерамики, как к значительно более дешевым и
простым в изготовлении приборам.
Использование стекла в качестве лазерной среды делает возможным
использование оптических световодов, что дает существенные
преимущества. Так волноведущая структура позволяет избежать
расхождения излучения накачки после фокусировки и, таким образом,
обеспечить высокую плотность мощности вдоль всей длины световода,
что ведет к снижению порога генерации и позволяет увеличить длину
активного элемента.
В настоящей работе алюмосиликатные световоды, синтезированные
методом плазмохимического осаждения из газовой фазы (SPCVD),
легировались титаном в количестве от 0,1 % at., до 1% at. Легирование
ионами Ti позволяет получать стекла с широкими полосами
люминесценции (до 150 нм) в ближнем ИК диапазоне [1], что дает
возможность создавать фемтосекундные и перестраиваемые лазеры с
применением
достижений
волоконно-оптической
технологии.
Практическая значимость проводимого исследования подчеркивается
отсутствием в настоящий момент сообщений о получении стекол,
легированных ионами переходных металлов, с генерационными
свойствами.
62
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
УДК 535.14(06)+621.373.826(06) Лазерная физика
Рис. 1. Наведенные в алюмосиликатных
световодах, легированных Ti, потери в
процессе отжига при 900С в течении
5 минут на воздухе
Рис. 2.
Динамика
поглощения
Ti3+
температурах
отжига
полосы
при
различных
В работе показана возможность восстановления ионов Ti4+ до Ti3+ в
процессе нагрева волокна на воздухе при температурах 850–950С. На
рисунках показаны оптические потери, наведенные при прогреве волокна
в печи с температурой 900С в течении 5 минут. Согласно ([2], [3]) и
многим другим работам наведенная полоса обусловлена поглощением
Ti3+.
Обнаружено так же, что при продолжительном отжиге интенсивность
наведенной полосы падает по экспоненциальному закону (2).
Таким
образом
оптимальным
восстановительным
режимом
термообработки алюмосиликатных волокон на воздухе является прогрев
волокон в течении 3–5 минут в печи при температурах 900–950.
Наблюдаемый эффект перезарядки может быть объяснен с
привлечением теории нуклеации [4], согласно которой при определенных
режимах отжига возможно образование микрокристаллов на основе
кристаллообразующей примеси. В рассматриваемых образцах возможно
образование муллитоподобных структур Al4+2xSi2–2xO10–x, в которых
алюминий скоординирован октоэдерически. Титан встраивается в эти
микрокристаллические области, изовалентно замещая Al3+.
Список литературы
1. Батяев И.М., Клещинов Е.Б., Спектральные и люминесцентные свойства
трехвалентного титана в алюмосиликофосфатном стекле, Оптика и Спектроскопия. 1996.
Т.81. №5. С.823-826
2. Батяев И.М., Кобежников Ю.Г. Письма в ЖТФ. Т.22. Вып.11.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
63
УДК 535.14(06)+621.373.826(06) Лазерная физика
3. Батяев И.М., Кобежников Ю.Г., Спектроскопия Твердого Тела. Т.85. №1. С.68-70.
4. Russel C., Keding R., A new explanation for the induction period observed during nucleation of lithium disilicate glass. Journal of Non-Crystalline Solids. 328(2003) 174-182.
64
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4