Синтез Fe:ZnSe активных сред для лазеров среднего ИК-диапазона

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-20039

НазваниеСинтез Fe:ZnSe активных сред для лазеров среднего ИК-диапазона

Руководитель Осипов Владимир Васильевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №65 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-206 - Нано- и мембранные технологии

Ключевые слова нанопорошок, селенид цинка, двухвалентный ион железа, компакт, спекание, прозрачность, лазерная керамика, ИК-диапазон, спектры поглощения

Код ГРНТИ61.35.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В настоящее время возрастают запросы на мощные лазеры среднего инфракрасного диапазона для создания радаров и источников для бесконтактной медицинской диагностики, дистанционного зондирования атмосферы, оптической связи, помехоустойчивых целеуказателей, военных целей. Сейчас диапазон спектра 3-5 мкм интенсивно осваивается твердотельными лазерами на моно и поликристаллах халькогенидов (ZnS, ZnSe,ZnMnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe и др.), активированных ионами Fe2+. Эти активные среды работают по четырехуровневой схеме, поэтому способны генерировать как непрерывное, так и импульсное лазерное излучение с эффективностью более 60%. Допирование их ионами Fe2+ производят, как правило, путем нанесения ионным пучком пленки железа на поверхность образца, например из ZnSe, с последующей термодиффузией при высокой температуре (до 1250 °С) под давлением 100 МПа. Глубина проникновения ионов железа составляет порядка 1 мм. При этом объем активной среды оказывается небольшой, высока неоднородность распределения ионов Fe2+ в ней из-за экспоненциального снижения их концентрации по глубине допирования и велика вероятность возникновения “паразитной” генерации по поверхности образца, где наибольшая концентрация Fe2+. Это приводит к принципиальному ограничению излучаемой мощности, генерируемой таким методом. Для устранения этих недостатков в рамках данного проекта предлагается новый подход, заключающийся в допировании ZnSe ионами железа на стадии получения нанопорошка. Для этого необходимо использовать разработанный нами метод синтеза нанопорошка путем лазерной абляции мишеней из грубых порошков заданного состава. В этом случае допирование частиц ZnSe ионами железа будет производиться в лазерном факеле, т.е. на стадии, когда частицы имеют нанометровый размер. Более того, синтез наночастиц будет проходить при высокой температуре и быстром остывании (порядка 100 мкс). Это означает, что наночастица будет однородна, указывая тем самым на преодоление основной трудности. Переход к новым матрицам, безусловно, потребует проведения широкого спектра исследований, в том числе направленных на изучение особенностей синтеза нанопорошков Fe:ZnSe с однородным распределением компонент, для достижения более высокой мощности и эффективности излучения по сравнению с теми, которые характеризуют существующие на данный момент активные среды. В рамках решения задачи планируется провести целый ряд исследований, посвященных установлению особенностей синтеза наночастиц состава Fe2+:ZnSе, всестороннему анализу их характеристик, выявлению особенностей консолидации в монолитный образец, а также изучению оптических, люминесцентных и генерационных свойств полученных керамик на их основе.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. В.В. Осипов, Р.Н. Максимов,В.А. Шитов, В.В. Платонов Активные элементы лазеров на основе нанопорошков, приготовленных методом лазерного синтеза Труды 22 Международной научной конференции “Лазерно-информационные технологии ЛИТ-22“, Новороссийск, 14–17 сентября 2022 г., С. 14-15 (год публикации - 2022)

2. В.В. Лисенков, В.В. Осипов, В.В. Платонов, Е.В. Тихонов Газофазный метод получения нанопорошков оксидов и селенидов с помощью мощных лазеров Сборник конспектов, лекций и тезисов докладов 19-й Международной научной конференции-школы “Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физический свойства и применение”, Саранск, 20–23 сентября 2022 г., С. 49-52 (год публикации - 2022)

3. Мурзакаев А.М., Осипов В.В., Платонов В.В. Структурные и фазовые особенности наночастиц селенида цинка, полученных лазерным испарением Физика твердого тела, Том 64, вып.11, С.1664-1672 (год публикации - 2022)
10.21883/FTT.2022.11.53318.375

4. Осипов В.В., Платонов В.В., Лисенков В.В., Демидова К.И. The effect of buffer gas parameters on the production of ZnSe nanopowders using a high power fiber ytterbium laser Materials of the 16th International Conference AMPL-2023 September 10–15, Tomsk, Russia, c. 220 (год публикации - 2023)

5. Лисенков В.В., Платонов В.В., Тихонов Е.В., Соломонов В.И. A numerical investigation of laser radiation propagation in power media Materials of the 16th International Conference AMPL-2023 September 10–15, Tomsk, Russia, c. 221 (год публикации - 2023)

6. Осипов В.В., Платонов В.В., Лисенков В.В., Тихонов Е.В. Воздействие лазерного излучения на пористые мишени из прозрачных материалов Лазеры. Измерения. Информация., Том № 03, № 02 (10), с. 14-45 (год публикации - 2023)
10.51639/2713-0568_2023_3_2_14

7. Осипов В.В., Платонов В.В., Лисенков В.В., Демидова К.И., Заяц С.В., Зыкова М.П. Исследование влияния условий испарения ZnSe с помощью иттербиевого лазера на получение этим путем наночастиц и на их свойства Журнал технической физики, том 93, вып. 10, с. 1481-1493 (год публикации - 2023)
10.21883/JTF.2023.10.56287.124-23

8. Осипов В.В., Платонов В.В., Лисенков В.В., Тихонов Е.В. Воздействие лазерного излучения на пористые мишени из прозрачных материалов Труды XXXI международной научной конференции "Лазерно-информационные технологии ЛИТ-2023" , г. Новороссийск, Краснодарский край, 11-16 сентября, c. 20-21 (год публикации - 2023)

9. Осипов В.В., Платонов В.В., Шитов В.А. Особенности приготовления керамических образцов из селенида цинка с использованием нанопорошков, синтезированных в лазерном факеле Известия Вузов. Физика, Том 66, №10 (791), с. 116-127 (год публикации - 2023)
10.17223/00213411/66/10/14

Публикации