vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 879 10.31429/vestnik-16-3-63-67 Научная статья Original article Физика Physics The study of barium-gadolinium, barium-yttrium and barium-bismuth double molybdates as a potential active media for microchip Raman lasers Исследование двойных молибдатов бария-гадолиния, бария-иттрия и бария-висмута как потенциальных активных сред для микрочиповых ВКР-лазеров Lebedev A.V. Lebedev Andrei V. Лебедев Андрей Валерьевич avlbdv@gmail.com

канд. физ.-мат. наук, инженер кафедры физики и информационных систем Кубанского государственного университета

 Avanesov S.A. Avanesov Samvel A. Аванесов Самвел Андраникович samuil@rambler.ru

инженер кафедры физики и информационных систем Кубанского государственного университета

 Hammoud A. Hammoud Alaa Хаммуд Алаа allahammsss@gmail.com

аспирант кафедры физики и информационных систем Кубанского государственного университета

 Kuban State University, KrasnodarКубанский государственный университет, Краснодар 30 09 2019 16 3 63 67 02 09 2019 12 09 2019 30 09 2019 Copyright (c) 2019 Лебедев А.В., Аванесов С.А., Хаммуд А. 2019 Лебедев А.В., Аванесов С.А., Хаммуд А. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

In this work, BaR2(MoO4)4 compounds (where R = Gd, Y, Bi) have been synthesized, and a comparative study of the Raman spectra of these compounds has been carried out for the first time, to the best of our knowledge. It has been shown that these compounds, potentially, are the promising active media for conversion of laser radiation on the stimulated Raman scattering effect, in particular, for a microchip self-Raman laser. The peak and integral cross sections of the most intense bands in the Raman spectrum (around 850 cm-1 and 950 cm-1) of the compounds under consideration are comparable in magnitude with the cross sections of barium tungstate – the well-known highly efficient stimulated Raman scattering crystal. It has been found that the peak intensities of the vibration around 850 cm-1 decrease with decreasing radius and mass of the R3+ cation. The optical damage threshold of BaBi2(MoO4)4 and BaGd2(MoO4)4 crystals on cleaved (non-polished) surface was estimated at about 500 MW/cm2.

В настоящей работе синтезированы соединения BaR2(MoO4)4 (где R = Gd, Y, Bi), и впервые, насколько нам известно, проведено сравнительное исследование спектров комбинационного рассеяния этих соединений. Показано, что эти соединения, потенциально, являются перспективными активными средами для преобразования лазерного излучения на эффекте вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), в частности, в составе микрочипового ВКР-лазера. Пиковые и интегральные сечения наиболее интенсивных полос в спектре комбинационного рассеяния (в области 850 см-1 и 950 см-1) рассматриваемых соединений по величине сравнимы с сечениями вольфрамата бария — хорошо известного высокоэффективного ВКР-кристалла. Было обнаружено, что пиковые интенсивности колебания около 850 см-1 снижаются с уменьшением радиуса и массы катиона R3+. Порог оптического разрушения кристаллов BaBi2(MoO4)4 и BaGd2(MoO4)4 на сколотой (не полированной) поверхности составил около 500 МВт/см2.

 комбинационное рассеяние оптические материалы и свойства структура кристаллов Raman optical materials and properties crystal structure Работа подготовлена при финансовой поддержжке РФФИ и Администрации Краснодарского края (проект 19-42-230002). Basiev T.T., Osiko V.V., Prokhorov A.M., Dianov E.M. Crystalline and fiber Raman lasers. In: Sorokina, I.T., Vodopyanov, K.L. (Eds.). Solid State Mid Infrared Laser Sources. Springer, Berlin, 2003, pp. 359–408. Basiev T., Doroshenko M., Ivleva L., Voronina I., Konjushkin V., Osiko V., Vasilyev S. Demonstration of high self-Raman laser performance of a diode pumped SrMoO4:Nd3+ crystal // Opt. Lett. 2009. Vol. 34. P. 1102–1104. DOI: 10.1364/OL.34.001102 Basiev T.T., Zverev P.G., Karasik A.Ya., Osiko V.V., Sobol' A.A., Chunaev D.S. Picosecond stimulated Raman scattering in crystals // J. Exp. Theor. Phys. 2004. Vol. 99. P. 934–941. DOI: 10.1134/1.1842874 Šulc J., Jelínková H., Basiev T.T., Doroschenko M.E., Ivleva L.I., Osiko V.V., Zverev P.G. Nd:SrWO4 and Nd:BaWO4 Raman lasers // Opt. Mater. 2007. Vol. 30. P. 195–197. DOI: 10.1016/j.optmat.2006.10.019 Zayhowski J.J. Microchip lasers. In: Denker B., Shklovsky E. (eds.) Handbook of Solid-State Lasers: Materials, Systems and Applications. Woodhead Publishing, 2013. P. 359–402. Demidovich A.A., Apanasevich P.A., Batay L.E., Grabtchikov A.S., Kuzmin A.N., Lisinetskii V.A., Orlovich V.A., Kuzmin, O.V., Hait V.L., Kiefer W., Danailov M.B. Sub-nanosecond microchip laser with intracavity Raman conversion // Applied Physics B. 2003. Vol. 76. P. 509–514. DOI: 10.1007/s00340-003-1149-z Demidovich A.A., Voitikov S.V., Batay L.E., Grabtchikov A.S., Danailov M.B., Lisinetskii V.A., Kuzmin A.N., Orlovich V.A. Modeling and experimental investigation of short pulse Raman microchip laser // Optics Communications. 2006. Vol. 263. P. 52–59. DOI: 10.1016/j.optcom.2006.01.007. Muktha B., Madras G., Guru Row T.N. A novel scheelite-like structure of BaBi2Mo4O16: Photocatalysis and investigation of the solid solution, BaBi2Mo4-xWxO16 (0.25≤x≤1) // J. Photochem. Photobiol., A: Chemistry. 2007. Vol. 187. P. 177–185. DOI: 10.1016/j.jphotochem.2006.10.016 Fedorov N.F., Ipatov V.V., Rozhnovskaya G.I. Phase equilibria in the BaMoO4-Ln2(MoO4)3 systems (Ln = Nd or Gd) // Russ. J. Inorg. Chem. 1982. Vol. 27. P. 1019–1022. Vakulyuk V.V., Evdokimov A.A., Khomchenko G.P. The BaMoO4-Ln2(MoO4)3 systems (Ln = Nd, Sm, Yb) // Russ. J. Inorg. Chem. 1982. Vol. 27. P. 1016–1019 Zhao D., Lin Z., Zhang L., Wang G. Growth and spectroscopic characterizations of Nd3+-doped BaGd2(MoO4)4 crystal // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. Vol. 40. P. 1018–1021. DOI: 10.1088/0022-3727/40/4/015 Zhu H.M., Chen Y.J., Lin Y.F., Gong X.H., Luo Z.D., Huang Y.D. Polarized spectral properties and laser demonstration of Nd3+:BaGd2(MoO4)4 cleavage crystal // J. Opt. Soc. Am. B. 2007. Vol. 24. P. 2659–2665. DOI: 10.1364/JOSAB.24.002659 Zhu H.M., Chen Y.J., Lin Y.F., Gong X.H., Luo Z.D., Huang Y.D. Efficient 1.06 μm laser operation in an unprocessed Nd3+:BaGd2(MoO4)4 cleavage microchip // Appl. Phys. B. 2008. Vol. 93. P. 429–432. DOI: 10.1007/s00340-008-3196-y Lebedev A.V., Avanesov S.A. Barium–Bismuth molybdate – a novel promising material for stimulated Raman scattering // Mater. Lett. 2015. Vol. 161. P. 661–664. DOI: 10.1016/j.matlet.2015.09.054 Basiev T.T, Sobol A.A., Voronko Yu.K, Zverev P.G. Spontaneous Raman spectroscopy of tungstate and molybdate crystals for Raman lasers // Opt. Mater. 2000. Vol. 15. P. 205–216. DOI: 10.1016/S0925-3467(00)00037-9