Улучшено производство кристаллов для лазеров и высокой оптики

МОСКВА, 14 июля. /ТАСС/. Специалисты двух научных институтов, один из которых находится на Кольском полуострове, а другой в Крыму, сумели улучшить производство важнейшей составной части современной оптики, в том числе лазерной - кристаллов ниобата лития с добавлением магния. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.

"Сотрудники Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН в соавторстве с коллегами из Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского опубликовали в журнале Applied Physics A работу о кристаллах ниобата лития, легированных магнием

Ученые выявили, как метод легирования (улучшения свойств материала путем добавления примесей - прим. ТАСС) влияет на структуру дефектов", - отметили в пресс-службе.

Материалы на основе кристаллов ниобата лития с добавлением магния способны преобразовывать оптическое излучение и потому широко используются в современных оптических устройствах - лазерах, квантовых повторителях и системах передачи данных. Однако при повышенной примеси магния возникает немало дефектов, ухудшающих материал и ограничивающих его полезное применение.

Ученые сравнили два подхода. Первый - прямой метод, при котором оксиды лития, ниобия и магния смешиваются и спекаются при высокой температуре. Этот способ прост, но может приводить к неравномерному распределению магния. Второй метод, гомогенный (равномерное распределение примеси по всему объему), оказался сложнее, но точнее.

Сначала синтезировали добавку, которая обеспечивает равномерное распределение магния в ниобиевой матрице, и только потом добавляли литий. Работа доказала, что гомогенное легирование позволяет получать более однородные кристаллы даже при высокой концентрации магния. Это открытие важно для производства периодически поляризованных кристаллов, где однородность структуры определяет эффективность преобразования лазерного излучения.

Исследование также подтвердило важную роль ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и инфракрасной спектроскопии, которыми ученые пользовались для обнаружения и изучения атомных дефектов. Были отмечены любопытные с научной точки зрения факты: например, два иона магния замещают литий, а два узла атомной кристаллической решетки остаются вакантными. Кроме того, выяснилось, что ионы магния предпочитают прикрепляться к ниобию, формируя стабильные кластеры.