Введение к работе
Актуальность темы. Расширение в настоящее время сферы применения оптических квантовых генераторов (ОКГ), - от управляемого термоядерного синтеза до использования в биологии и медицине - во многом связано с успехами в создании новых нелинейных оптических (НО) материалов, позволяющих эффективно управ-' лять излучением лазеров, т.е. отклонять его, модулировать и преобразовывать. Вместе с тем, использование различных устройств на основе таких материалов в составе ОКГ, предназначенных зачастую для эксплуатации в полях ионизирующих излучений различного вида и мощности, выдвигает проблему радиационной стойкости нелинейно-оптических материалов.
Помимо утилитарных целей, преследуемых при изучении радиационной стойкости, как, например, определение степени деградации рабочих параметров НО преобразователя в зависимости от поглощенной дозы ионизирующего излучения, такие исследования представляют и чисто фундаментальный интерес. Последний, в частности, заключается в изучении природы, механизмов образования и трансформации радиационных дефектов в таких кристаллах. При этом одной из ваїкнейших задач, наряду с накоплением экспериментальной информации, является последовательное теоретическое осмысление эмпирических данных в контексте структура-свойства-радиационная стойкость материала. Если по структуре-свойствам НО кристаллов уке накоплен большой экспериментальный материал и существуют теоретические концепции, позволяющие осуществлять целенаправленный поиск и синтез новых структур с заданными свойствами, то в отношении радиационной стойкости НО материалов экспериментальных данных явно недостаточно, а модельные представления противоречивы.
Цели данной работы заключались в следующем:
- исследовать природу, закономерности образования и отжига ра-
диационных дефектов (центров окраски и парамагнетизма) в новом
НО материале - кристаллах КТіОРО, (КТР);
изучить влияние мощности дозы ионизирующего излучения на процессы накопления радиационных дефектов в НО кристаллах-сегнетоэлектриках на примере КТіОРО. (КТР), KHgPO^ (KDP), biNbO-j (Ш) и Ba2NaNb5015 (РЖ), представляющих различные структурные типы и имеющие разные Тс;
исследовать особенности нелинейного поглощения оптического
излучения на длине волны второй гармоники неодимовых ОКГ (Ь32 км) в облученных КО кристаллах - преобразователях частот такое лазеров (КТР, KDP, LN и ETCN).
Научная новизна. В результате проделанной работы впервые:
1) подробно изучены радиационные парамагнитные центры и центры
окраски в КТР, определены их спектроскопические характеристи
ки, особенности накопления и отжига;
2) показано, что облучение КТР ускоренными электронами с
Ее=1.3 МэВ до поглощенной дозы 1*106 Гр, а также облучение бы
стрыми нейтронами (Е^О.1 МэВ) до флюенса 1.9x1019 см-2 не
приводит к существенным изменениям в кристаллической структуре
и свидетельствует таким образом о высокой радиационной устой
чивости последней;
-
экспериментально исследовано влияние мощности дозы ионизирующего излучения на дополнительное оптическое поглощение в кристаллах КТР, KDP, IN и BJSN; установлено, что в кристаллах КТР, Ш и BUN эффект мощности дозы при данных условиях воздействия отсутствует, в то время как в KDP степень радиационого окрашивания тем выше, чем меньше мощность дозы при постоянной поглощенной дозе (7-излучение 60Со, дозы 1.0x103+2.0»105 Гр);
-
получена температурная зависимость эффекта мощности дозы в КБ? критического вида (Т-Тс)~а с а=0.56; предложена модель, согласно которой к наблюдаемому эффекту в КНР приводит эффективное взаимодействие генерируемых излучением электронных возбуждений через низколежащую фононную моду - "мягкую моду";
-
изучено нелинейное (двухфотонное) поглощение света с А.=532 нм в 7-облученных кристаллах КТР, KDP, IN и ВШ; получена немонотонная зависимость нелинейного поглощения на А.=532 нм от дозы 7-облучения в IN и BNN; предложена качественная модель, адекватно описывающая наблюдаемый характер изменения нелинейного поглощения с учетом двухступенчатого (резонансного) поглощения на дефектах.
На защиту выносятся:
1. Результаты изучения радизционно-индуцироваЕного дефекто-
образования в кристаллах КТР: природа радиационных парамагнит
ных центров и центров окраски, особенности их накопления и от
жига, данные по рентгеноструктурному анализу нейтронно-
облученных кристаллов.
2. Результаты исследования эффекта мощности дозы в KDP,
мощностная и температурная зависимости эффекта; модельные
представления, описывающие наблюдаемые закономерности как проявление эффекта мощности дозы в высококоррелированных соединениях.
3. Экспериментально обнаруженная немонотонная зависимость нелинейного поглощения на Х=532 нм от дозы 7-облучения в кристаллах Ш и BNN; качественная модель, описывающая полученные результаты как следствие суперпозиции процессов двухфотонного и двухступенчатого (резонансного) поглощения.
Практическая ценность данной работы связана с использованием полученных, результатов в целях прогнозирования радиационной стойкости НО кристаллов, а также для выработки рекомендаций по модифицированию существующих технологий выращивания НО кристаллов с целью улучшения радиационно-оптической стойкости последних.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы 22 работы. Материалы диссертации докладывались на: 5-ом Кироваканском научно-техническом совещании по выращиванию и исследованию кристаллов (Кировакан, 1986 г.), 6-ой Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии ионных кристаллов (Рига, 198G г.), З-ей и 4-ой Всесоюзных конференциях молодых ученых и специалистов по физической химии* (Москва, 1986 и 1990 гг.), 7-ой Республиканской конференции молодых ученых химиков Эст.ССР (Таллин, 1987 г.), З-ей Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Теоретическая и прикладная оптика" (Ленинград, 1988 г.), 4-ом Всесоюзном совещании "Механизмы двухэлектронной динамики з неорганических материалах" (Черноголовка, 1989 г.), 7-ой Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов (Рига, *1989 г.), 14-ой Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ленинград. 1991 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка цитируемой литературы и приложения, включающего в себя 5 таблиц с рентгеноструктурными данными. Общий объем диссертации 153 страницы, включая 11 таблиц, 25 рисунков и 213 библиографических ссылок.
ТолоЕіеннне работы удостоены дипломов 2-ой и З-ей степени, с. ответственно.
- б -
