OPTICAL PROPERTIES OF DOUBLE DOPED LiNbO3:Gd:Mg CRYSTALS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

By direct alloying of congruent melt with magnesium and gadolinium oxides, compositionally uniform nonlinear optical single double doped crystals with different content of dopants have been grown: LiNbO 3: Gd 3+(0,003): Mg 2+(0,65 wt. %), LiNbO 3: Gd 3+(0,23): Mg 2+ (0,75 wt. %) and LiNbO 3: Gd 3+(0,25): Mg 2+(0,75 wt. %). The results obtained by laser conoscopy and photoinduced light scattering indicate a high structural perfection of the grown crystals. The results give grounds to assert that LiNbO 3: Gd : Mg crystals are close to a stoichiometric crystal in some of their properties. A low value of the coercive field (≈2,3 kV/cm) is one of such properties of stoichiometric and magnesium-doped LiNbO3 crystals, which are important for creating materials for laser radiation conversion on periodically polarized submicron-sized domains with flat boundaries. In this case, the grown LiNbO 3: Gd : Mg crystals have a much higher optical uniformity than a stoichiometric crystal. Crystals of LiNbO 3: Gd 3+(0,003): Mg 2+ (0,65 wt. %) and LiNbO 3: Gd 3+(0,23): Mg 2+ (0,75 wt. %) have the highest optical uniformity and the absence of the photorefraction effect. Increase of gadolinium concentration to 0,25 wt. % leads to increased distortion of the conoscopic pattern and to the appearance of a significant photorefractive response of the LiNbO 3: Gd 3+(0,25): Mg 2+(0,75 wt. %) crystal.

About the authors

Natalya A. Teplyakova

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

Email: n.tepliakova@ksc.RUS
Apatity, Russia

Nikolay V. Sidorov

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

Apatity, Russia

Mikhail N. Palatnikov

Tananaev Institute of Chemistry - Subdivision of the Federal Research Centre «Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences»

Apatity, Russia

References

  1. Kemlin, V. Dual-wavelength source from 5% MgO:PPLN cylinders for the characterization of nonlinear infrared crystals / V. Kemlin, D. Jegouso, J. Debray, et al. // Optics Express. - 2013. - V. 21. - I. 23. - Р. 28886-28891. doi: 10.1364/OE.21.028886.
  2. Murray, R.T. High average power parametric wavelength conversion at 3.31-3.48 μm in MgO:PPLN / R.T. Murray, T.H. Runcorn, S. Guha, et al. // Optics Express. - 2017. -V. 25. - I. 6. - Р. 6421-6430. doi: 10.1364/OE.25.006421.
  3. Сидоров, Н.В. Сравнительные исследования особенностей структуры и композиционной однородности монокристаллов LiNbO3:Mg(~5.3 мол.%), выращенных из шихты различного генезиса / Н.В. Сидоров, Л.А. Бобрева, Н.А. Теплякова и др. // Неорганические материалы. - 2019. - Т. 55. - № 11.- С. 1197-1203. doi: 10.1134/S0002337X19100142.
  4. Сидоров, Н.В. Влияние способа легирования на однородность и оптические свойства кристаллов LiNbO3:Mg / Н.В. Сидоров, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - Вып. 13. - С. 383-391. doi: 10.26456/pcascnn/2021.13.383.
  5. Liu, J. Growth and optical properties of Pr-Mg co-doped LiNbO3 crystal using Bridgman method / J. Liu, A. Liu, Y. Chen et al. // Physica B: Condensed Matter. - 2022. - V. 624. - Art. № 413419. - 6 p. doi: 10.1016/j.physb.2021.413419.
  6. Kong, T. Enhanced ultraviolet damage resistance in magnesium doped lithium niobate crystals through zirconium co-doping / T. Kong, Y. Luo, W. Wang et al. // Materials. - 2021. - V. 14. - I. 4. - Art. № 1017.- 6 p. doi: 10.3390/ma14041017.
  7. Zhang, P. Efficient enhanced 1.54 μm emission in Er/Yb:LiNbO3 crystal codoped with Mg2+ ions / P. Zhang, J. Yin, L. Zhang et al. // Optical Materials. - 2014. - V. 36. - I. 12. - Р. 1986-1990. doi: 10.1016/j.optmat.2014.01.033.
  8. Сидоров, Н.В. Лазерная коноскопия и фотоиндуцированное рассеяние света в исследованиях свойств нелинейно-оптического кристалла ниобата лития / Н.В. Сидоров, О.Ю. Пикуль, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников. - М.: РАН, 2019. - 350 с.
  9. Кузьминов, Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития / Ю.С. Кузьминов. - М.: Наука, 1987. - 264 с.
  10. Volk, T. Lithium niobate. Defects, photorefraction and ferroelectric switching / T. Volk, M. Wohlecke.- Berlin: Springer, 2008. - 250 p. doi: 10.1007/978-3-540-70766-0.
  11. Блистанов, А.А. Рекомбинационные процессы в кристаллах LiNbO3 / А.А. Блистанов, В.М. Любченко, А.Н. Горюнова. // Кристаллография. - 1998. - Т. 43. - № 1. - С. 86-91.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).