Kryształy V3+ : YAG do pasywnej modulacji doborci rezonatorów laserów generujących w obszarze bliskiej podczerwieni

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań warunków wzrostu kryształów granatu itrowo-glinowego domieszkowanych trójwartościowymi jonami wanadu V3+:YAG oraz wyniki badań tych kryształów w aspekcie przydatności do wytwarzania pasywnych modulatorów dobroci rezonatorów laserowych (Q-switch, mode locking) generujących w obszarze bliskiej podczerwieni. Zbadano widma absorpcji otrzymanych kryształów i stwierdzono, ze w obszarze spektralnym od 720 nm do 1500 nm występują trzy pasma absorpcji z maksimum dla dlugości fal 822 nm, 1098 nm i 1282 nm, w których kryształ ten wykazuje nieliniowa. zależność absorpcji od intensywności padającego promieniowania, czyli jest absorberem nasycalnym. Metoda wygrzewania kryształów przeprowadzono proces redukcji jonów V5+ i V4+ do V3+, co znakomicie zwiększa koncentracje. jonów V3+ odpowiedzialnych za nieliniową absorpcje. Wyznaczono charakterystyki nasycalności oraz zbadano własności modulacyjne w układzie lasera NdrYAG, generującego monoimpulsy o dlugości fali 1064 nm i 1318 nm. Dokonano także szczegółowego przeglądu literatury i wyników dotychczasowych badań.

---

In this work we present results on YAG:V3+ single crystal growth and examination for the purposes of Q-switching of laser resonator in the near IR band. A numbers of YAG single crystals doped with different concentrations of V3+ ions were obtained by the Czochralski method. The absorption and emission spectra measurements on those crystals are presented. After crystal growth only a small part of vanadium atoms is introduced into a crystal structure as V3+ ions in tetrahedral positions, the other ones are at different positions or at higher charge states V4+ and V5+ Receiving of vanadium ions of V3+ valency in the desired points of YAG structure can be possible as a result of complex reactions in solid-state phase. Such reactions proceed during the process of a multi-stage crystal annealing in reducing atmosphere and in vacuum.The as grown crystals have not non-linear absorption bands of V3+ ions in tetrahedral positions (822 nm, 1098 nm and 1282 nm). After annealing of the crystals in reducing atmosphere the absorption bands, described above, arise. The investigations of changes in transmission properties of YAG crystals with different concentrations of V3+ ions have been carried out as a function of power density of transmitted radiation at 822 nm (Ti:Sapphire laser) and 1064 nm (YAG:Nd laser).