CS268111B1

CS268111B1 - Process for the preparation of yttrium aluminum perovskite laser single crystals doped with cerium, neodya and erbium ions

Info

Publication number: CS268111B1
Application number: CS881511A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Ing Csc Perner; Josef Ing Csc Kvapil; Jiri Ing Drsc Kvapil; Ivan Ing Boucek; Jan Ing Zikmund
Original assignee: Perner Bohumil; Kvapil Josef; Kvapil Jiri; Boucek Ivan; Zikmund Jan
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1990-03-14
Also published as: CS151188A1

Abstract

Způsob přípravy laserových monokrystalů' yttrito hlinitého perovskitu YAlOj dotovaných buá ionty neodymu, cení nebo ionty erbia tažením na zárodku z taveniny, obsažené v molybdenovém nebo wolframovém kelímku se sníženým obsahem samaria, yterbia a europia, vyznačený tím, že surovina, obsahující chrom, molybden nebo wolfram v množství IO-4 až 10-^ hmot.% se taví ve vakuu 200 až IO-4 Pa a nebo v ochranné atmosféře 1 až 50 % objem, vodíku a 99 až 50 % objem, argonu po dobu alespoň 2 až 20 hodin a z ní se potom pěstuje krystal. Tímto způsobem připravený materiál vykazuje výrazně potlačenou absorpci v oblasti 1.080 nm v případě krystalů dotovaných neodymem a v oblastí 1660 nm u krystalů dotovaných erbiern. To má za následek zvýšení účinnosti laserů o 20 až 40 %. Způsob lze modifikovat a zintenzivnit tak, že během tavení a nebo při pěstování alespoň prvních 80 mm délky krystalu v ochranné atmosféře se nad hladinou taveniny vytvoří mezi vloženou elektrodou se záporným potenciálem oproti kelímku a hladinou taveniny elektrické pole, jehož průměrná vertikální složka má gradient 1 až 5 V/mm.A method for preparing laser single crystals of yttrium aluminum perovskite YAlOj doped with neodymium, tsenia or erbium ions by drawing on a seed from a melt contained in a molybdenum or tungsten crucible with a reduced content of samarium, ytterbium and europium, characterized in that the raw material containing chromium, molybdenum or tungsten in an amount of IO-4 to 10-^ wt.% is melted in a vacuum of 200 to IO-4 Pa or in a protective atmosphere of 1 to 50 vol.% hydrogen and 99 to 50 vol.% argon for at least 2 to 20 hours and then a crystal is grown from it. The material prepared in this way exhibits significantly suppressed absorption in the 1,080 nm region in the case of crystals doped with neodymium and in the 1,660 nm region in the case of crystals doped with erbium. This results in an increase in the efficiency of the lasers by 20 to 40%. The method can be modified and intensified so that during melting or during the growth of at least the first 80 mm of crystal length in a protective atmosphere, an electric field is created above the melt surface between an inserted electrode with a negative potential compared to the crucible and the melt surface, the average vertical component of which has a gradient of 1 to 5 V/mm.

Description

Předmětem vynálezu je způsob přípravy laserových monokrystalů yttrito-hlinitéhc provskitu (YAP) aktivovaného bu3 ionty ceru neodymu a nebo ionty erbia. Krystaly aktivované neodymem emitují laserové záření vlnové délky 1079 nm, krystaly aktivované erbiem emitují záření v oblasti 1660 na.The present invention relates to a process for the preparation of yttrium-aluminum provskite (YAP) laser single crystals activated by either neodymium cerium ions or erbium ions. Neodymium-activated crystals emit laser radiation of wavelength 1079 nm, erbium-activated crystals emit radiation in the region of 1660.

Monokrystaly YAP aktivované neodymem v porovnání s monokrystaly yttrito-hlinitého granátu (YAG) ee stejným aktivátorem se vyznačují nižším a do jisté míry volitelným průřezem laserového přechodu, což usnadňuje provoz klíčovaných laserů, vyšším absorpčním průřezem, kladně ovlivňujícím koeficient účinnosti laseru a zejména polarizaci emitovaného světla, což usnadňuje konstrukci klíčovaných laserů a funkci následných zařízení, např. generátorů vyšších harmonických frekvencí.Neodymium-activated YAP single crystals compared to yttrium-aluminum garnet (YAG) ee single crystals with the same activator have a lower and to some extent selectable laser cross-section, which facilitates the operation of keyed lasers, higher absorption cross-section, positively affecting laser efficiency and especially polarization of emitted light , which facilitates the design of keyed lasers and the function of subsequent devices, such as higher harmonic frequency generators.

YAP dotovaný ionty erbia v koncentraci cca 1% se vyznačuje eaisí laserového záření v oblasti 1.660 nm (přechod 4_C —> 4. ), což je výhodné pro některé nové ap^S3/2 °9/2 likace např*. v lékařství (chirurgie).YAP doped with erbium ions in a concentration of about 1% is characterized by a decrease in laser radiation in the region of 1,660 nm (transition 4 _C -> 4.), which is advantageous for some new ap ^S 3/2 ° 9/2 applications eg. in medicine (surgery).

Příprava krystalů YAP je obtížnější ve srovnání s YAG, protože je termodynamicky nestálý, těsně pod bodem tuhnutí. Překonání tohoto jevu vyžaduje zvlášť citlivé seřízení teplotních gradientů při růstu krystalu. Další překážkou většího rozšíření YAP, jako laserového krystalu je jeho tendence ke tvorbě barevných center, která mohou např. omezovat excitaci iontů neodymu. YAF:'Jd lze dále kodctovat ionty Cr^⁺, které jsou na rozdíl cd YAG schopny přenášet energii na ionty necdymu a tak zvyšovat čepací účinncst výbojky.The preparation of YAP crystals is more difficult compared to YAG because it is thermodynamically unstable, just below the freezing point. Overcoming this phenomenon requires a particularly sensitive adjustment of temperature gradients during crystal growth. Another obstacle to the greater spread of YAP as a laser crystal is its tendency to form color centers, which can, for example, limit the excitation of neodymium ions. YAF: 'Jd be kodctovat Cr ^ ⁺ ions, which are unlike CD YAG laser capable of transmitting energy to the ions necdymu thus increasing the petrol účinncst lamp.

Energetická účinnost laserů YAP je výrazně ovlivňována koeficientem zesílení a ztrát v aktivním materiálu. Koeficient zisku je snižcván každým mechanismem, který zháší luminiscenci aktivátoru a zvyšuje absorpci na jeho emisní vlnové délce. Intenzitu luminiscence neodymu silně snižuje příměs yterbia a absorpci na jeho nejdůležitčjším laserovém přechodu zvyšuje příměs samaria. U YAP aktivovaného erbiem jsou ztráty na jeho emisní linii Cl.663 nm) zvyšovány absorpcí europia, které leží ve stejné oblasti.The energy efficiency of YAP lasers is significantly affected by the gain and loss coefficient in the active material. The gain coefficient is reduced by any mechanism that quenches the luminescence of the activator and increases the absorption at its emission wavelength. The intensity of neodymium luminescence is strongly reduced by the addition of ytterbium and the absorption at its most important laser transition is increased by the addition of samarium. In erbium-activated YAP, losses on its emission line (Cl.663 nm) are increased by the absorption of europium, which lies in the same region.

Protože znečišťující elementy, patřící do skupiny vzácných zemin jsou chemicky velmi příbuzné s yttriem, neodymem a erbiem, jejichž oxidy se používají jako výchozí suroviny pro růst krystalů YAP, jsou v nich téměř vždy obsaženy, zejména pokud použijeme k růstu suroviny o čistotě 4 N.Because the pollutants belonging to the group of rare earths are chemically very related to yttrium, neodymium and erbium, the oxides of which are used as starting materials for the growth of YAP crystals, they are almost always present in them, especially when using 4 N raw materials for growth.

Obsah škodlivých příměsí, tj. Sm^⁺, Yb^⁺ a Eu^⁺ postupem přípravy monokrystalů dle tohoto vynálezu se snižuje tak, že ee monokrystaly pěstují tažením na zárodku z taveniny o složení daného v případě dotace neodymem vzorcem: Y_gNd^Ce_cA10^, kde platí a=l-(b+c),b= 0,006? až 0,015 c = 0,0 až 0,0015 a v případě dotace erbiem vzorcem:The content of harmful impurities, i.e. Sm ^ ⁺ , Yb ^ ⁺ and Eu ^ ^{+ by the} process of preparation of single crystals according to the invention is reduced so that ee single crystals are grown by drawing on a nucleus from a melt of the composition given in case of neodymium doping: Y _g Nd ^ Ce _c A10 ^, where a = l- (b + c), b = 0.006? to 0,015 c = 0,0 to 0,0015 and in the case of erbium subsidy by the formula:

Y_aEr_bA10₃, kde platí:Y _a Er _b A10 ₃ , where:

a = 1 - b, b = 0,003 až 0,03, obsažené v kelímku z molybdenu, wolframu nebo z jiných slitin, obsahující alespoň jeden z iontů molybden, wolfram, chrom v množství lO^⁴ až 10”^ váh %. Ve většině případů jsou přítomny ionty molybdenu nebo wolframu v koncentracích řádově 10“$ až 5.1Ο^-4hmot.%, které se dostávají do tavepiny· rozpouštěním z kelímku úměrně obsahu vodních par a uhlovodíků v ochranné atmosféře, případně mohou být dotovány do výchozí suroviny, stejně jako ionty ohromu ve formě jejich oxidů.a = 1 - b, b = 0.003 to 0.03, contained in a crucible made of molybdenum, tungsten or other alloys containing at least one of molybdenum, tungsten, chromium in the amount of ^LO-4-10 "^ wt%. In most cases, ions are present, molybdenum or tungsten in concentrations of the order of 10 "to $ 5.1Ο ^-4 wt.%, Which are brought into tavepiny · dissolving the crucible in proportion to the content of water vapor and hydrocarbons in a protective atmosphere, or may be doped into the feedstock , as well as amazement ions in the form of their oxides.

Obsah molybdenu nebo wolframu v tavenině, jehož zdrojem je reakce s kelímkem je komplexní funkcí řady faktorů, daných aparaturou, vstupními plyny a surovinou. Prakticky se obsah vodních par v pěstovací ochranné atmosféře pohybuje obvykle v rozmezí rosného bodu - 10 °C až 35 °C. Tomu odpovídá obsah 5.1Ο^-4 až 10^ hmot.% Mo nebo V v tavenině.The content of molybdenum or tungsten in the melt, the source of which is the reaction with the crucible, is a complex function of a number of factors, given by the apparatus, the input gases and the raw material. In practice, the content of water vapor in the growing protective atmosphere is usually in the range of dew point - 10 ° C to 35 ° C. This corresponds to the contents 5.1Ο ^-4 to 10-wt.% Mo or V in the melt.

CS 268 111 31CS 268 111 31

V případech, kdy rosný bod ochranné atmosféry je nižší než -35 °C a zároveň nejsou přítomny žádné uhlovodíky a obsah Mo nebo V v tavenině, daný reakcí s kelímkem by byl příliš nízký, je nezbytné do taveniny některý z iontů Mo,W,Cr přidat, aby jeho koncentrace dosáhla minimálně 10^-4 haot. %.In cases where the dew point of the protective atmosphere is lower than -35 ° C and at the same time no hydrocarbons are present and the Mo or V content in the melt, given by reaction with the crucible would be too low, it is necessary to add any of Mo, W, Cr ions to the melt. add so that its concentration reaches a minimum of 10 ^-4 haot. %.

Funkce molybdenu, wolframu a chrcmu v tavenině spočívá v tom, že v důsledku své tendence vytvářet kationty o valenci vyšší, než kladně trcjvalentní zároveň podporují vznik kladně dvojvalentních iontů škodlivých příměsí (S® , Yb a Eu ), které v této formě z taveniny vytékají.The function of molybdenum, tungsten and chromium in the melt is that, due to their tendency to form cations with a valence higher than positively trivalent, they also support the formation of positively divalent ions of harmful impurities (S®, Yb and Eu), which flow out of the melt in this form. .

čištění od Sm,Eu a Yb je účinné, ale relativně pomalé, proto se u materiálů silně znečištěných těmito ionty nemůže uplatnit a navíc nezabraňuje pěstování YAP úmysl2+ 24 ně dopovaných těmito ionty ve větších koncentracích. Jestliže koncentrace Srn , Σλι' a Yb^⁺ v surovině je nižší než 5.10^-^ hact.%, pro jednotlivé ionty, lze již po 2 hod pěstování nebo tavení, zaznamenat snížení obsahu těchto příměsí pod 10“^ hmot.%.purification from Sm, Eu and Yb is efficient, but relatively slow, so it cannot be applied to materials heavily contaminated with these ions and, moreover, does not prevent the cultivation of YAP intention doped with these ions in higher concentrations. If the concentration of Srn, Σλι 'and Yb ^ ⁺ in the raw material is lower than 5.10 ^- hact.

Doba tavení suroviny před pěstováním se tedy řídí stupněm výchozího znečištění ionty samaria, yterbia a europia v intervalu 2 až 20 hod.The melting time of the raw material before cultivation is thus governed by the degree of initial contamination by samarium, ytterbium and europium ions in the range of 2 to 20 hours.

Snížení obsahu příměsí lze urychlit při tavení a pěstování v ochranné atmosféře tím, že se nad taveninou vytvoří •elektrické stejnosměrné pole s vertikální složkou gradientu 1 až 5 V/mm, přičemž záporný náboj je přiveden na elektrodu, umístěnou nad taveninou a kladný náboj na kelímek. Jako elektroda nad taveninou může být použit držák zárodku.The reduction of impurities can be accelerated during melting and cultivation in a protective atmosphere by creating an electric DC field above the melt with a vertical gradient component of 1 to 5 V / mm, with a negative charge applied to the electrode located above the melt and a positive charge to the crucible. . An embryo holder can be used as the electrode above the melt.

Způsobem dle tohoto vynálezu lze vypěstovat vysoce jakostní krystaly YAP:Nd,Ce, YAP:Ce a YAP:Er i při použití výchozích surovin Y^Op Nd,Oj a Er^O^ čistoty 4N.According to the process of the present invention, high quality YAP: Nd, Ce, YAP: Ce and YAP: Er crystals can be grown even using the starting materials YN Op Nd, Oj and Er 2 O 4 of 4N purity.

Příklad 1Example 1

V elektrické odporové peci pro pěstování vysokotajících oxidových monokrystalů, vybavené wolframovým topným systémem, obklopeným stíněním z molybdenového plechu byla v molybdenovém kelímku roztavena surovina pro pěstování monokrystalu yttritohlinitého perovskitu, o složení, odpovídajícímu vzorci:In an electric resistance furnace for growing high-melting oxide single crystals, equipped with a tungsten heating system surrounded by a molybdenum sheet shield, a raw material for growing a yttrium-aluminum perovskite single crystal of a composition corresponding to the formula was melted in a molybdenum crucible.

^Y0,989^Nd0,01^Ce0,001^A10,99 8^Cr0,002°3. ^Y 0.989 ^Nd 0.01 ^Ce 0.001 ^A1 0.99 8 ^Cr 0.002 ° 3.

Jako výchozí suroviny byly použity: Y,0j(4N), Al_?0j(5N), Ndj>Cj(4-N) CeO₂(5N) a Cr_?0}(4N). Tavenina byla udržována 15 hodin na teplotě o ?0 °C vyšší, než teplota tání, měřeno optickým radiačním pyrometrem na hladině taveniny v ochranné ataosféře o složení 80 obj.% Ar + 20 obj.56 Η?, jejíž obsah HjO odpovídal rosnému bodu -28 °C. V této atmosféře byl vypěstován monokrystal YAIO^:Nd,Ce,Cr, orientace b, přičemž na izolovaný molybdenový držák zárodku byl připojen záporný elektrický potenciál 80 V oproti kelímku, což odpovídalo vertikálnímu potenciálnímu spádu ? V/ma. Tento potenciální spád byl udržován automaticky na stejné hodnotě prvých 50 a® tažení krystalu. Potom až do konce tažení plynule klesal na hodnotu 0,8 V/na. Průměrné složení stanovené na vzorku krystalu RTG spektroaetrickou metodou odpovídalo vzorci:The following were used as starting materials: Y, 0j (4N), Al _? Oj (5N), Ndj> Cj (4-N) CeO ₂ (5N) and Cr _? 0} (4N). The melt was kept for 15 hours at a temperature of? 0 ° C higher than the melting point, measured by an optical radiation pyrometer at the level of the melt in a protective ataosphere with a composition of 80 vol.% Ar + 20 vol. 56 Η? 28 ° C. In this atmosphere, a single crystal YAIO ^: Nd, Ce, Cr, orientation b was grown, while a negative electric potential of 80 V was connected to the insulated molybdenum holder of the nucleus compared to the crucible, which corresponded to the vertical potential gradient? V / ma. This potential gradient was automatically maintained at the same value of the first 50 a® crystal draws. Then it gradually decreased to 0.8 V / na until the end of the drawing. The average composition determined on the crystal sample by X-ray spectrometric method corresponded to the formula:

^Y0,9915^0,OO8^CeO,OOO5^A1O,998^CrO,OO2°3. ^Y 0.9915 ^ 0, OO8 ^Ce O, OOO5 ^A1 O, 998 ^Cr O, OO2 ° 3.

Z monokrystalu byly zhotoveny laserové tyče i 6x100 mm, které byly tepelně zpracovány žíháním 12 hod. při 1.750 °C ve vodíku. Takto připravené výbrusy byly použity v laserovém zařízení pro kontinuální provoz. Energetická účinnost byla ve srovnání s krystaly pěstovanými obdobně, ale bez předtavení a aplikace elektrického pole o 22 % vyšší a dosáhla v daném zařízení 1,45 %. Měřením optické absorpce laserové tyče v oblasti emisní linie 1.079 na bylo zjištěno, že tato dosahuje 30 56 oproti srovnávacímu krystalu, což odpovídá obsahu Sm^⁺ a Yl>^⁺ 2.10^-4 hmot.% každého iontu. ‘Laser rods of 6x100 mm were made from the single crystal, which were heat-treated by annealing for 12 hours at 1,750 ° C in hydrogen. The cuts thus prepared were used in a laser device for continuous operation. The energy efficiency was 22% higher compared to crystals grown similarly, but without pre-melting and electric field application, and reached 1.45% in the plant. By measuring the optical absorption of the laser rod in the region of the emission line 1,079, it was found that it reached 30,56 compared to the reference crystal, which corresponds to a content of Sm @ ⁺ and Y1> ^ ⁺ 2.10 ^-4 wt.% Of each ion. '

CS 268 111 BlCS 268 111 Bl

Příklad 2Example 2

Na zařízení popsaném v příkladu 1, byla ve wolframovém kelímku vytvořena smíšením příslušných oxidů čistoty 4,5 N tavenina sležení:On the apparatus described in Example 1, a sludge melt was formed in a tungsten crucible by mixing the appropriate oxides of 4.5 N purity:

^VO,985^NdO,O15^A1O3. ^V O, 985 ^Nd O, O15 ^A1O 3.

Tavenina byla udržována 15 hodin 25 °C nad bodem tání ve vakuu o tlaku zbytkových plynů 5.1O~3 p_a> y_{e νζ0Γ}^ taveniny byl dodatečně lasercvou spektrální analýzou stanoven obsah wolframu,který činil 5.1Ο^-4 hmot.%. Z taveniny byl vypěstován Monokrystal ve stejném vakuu, jako při předcházejícím tavení. Monokrystal «51 RTG spektrální analyzcu zjištěné složení:The melt was maintained 15 hours 25 ° C above the melting point under a vacuum of residual gases 5.1O ~ 3 _{and p>} y ^ _{e νζ0Γ} melt was subsequently lasercvou spectral analysis, the content of tungsten, which amounted 5.1Ο ^-4 wt.%. The single crystal was grown from the melt in the same vacuum as in the previous melting. Single crystal «51 X-ray spectral analyzer detected composition:

^Y0,988^Nd0,012^A1°3. ^Y 0.988 ^Nd 0.012 ^A1 ° 3.

Z monokrystalu byly zhotoveny laserové tyče / 8x120 i«, které byly před konečným opracováním tepelně zpracovány žíháním 10 h v atmosféře kyslíku při 1^;. 500 °C.Laser rods / 8x120 i «were made of the single crystal, which were heat-treated by annealing for 10 h in an oxygen atmosphere at 1 ^; . 500 ° C.

Takto upravené tyče byly spektrálně proměřeny v jejich emisní oblasti, tj.1.079 nm a bylo zjištěno, že absorpce je nižší oproti srovnávacím tyčím připraveným standardním způsobem v ochranné atmosféře o 90 % a odpovídala obsahu Sm^⁺ a nižším než 1.10⁴ hnot.% každého iontu. Tomu odpovídala také zvýšená účinnost v kontinuálně běžícím laseru, která odpovídala ? %.The rods thus treated were spectrally measured in their emission range, i.e. 1,079 nm, and the absorption was found to be 90% lower than the comparative rods prepared by the standard method in a protective atmosphere and corresponded to a Sm ²⁺ content of less than 1.10 ⁴ wt.% Each. ion. Corresponding to this was the increased efficiency in a continuously running laser, which corresponded to? %.

Příklad 3Example 3

Na zařízení popsaném v příkladu 1 byla v molybdenovém kelímku připravena tavenina o složení ^YO,989^NdO,Ol^CeO,OOl^A1O3.On the apparatus described in Example 1, a melt with the composition ^Y 0, 989 ^Nd O, Ol ^Ce O, OOl ^AlO 3 was prepared in a molybdenum crucible.

Tavenina byla udržována ve vakuu 10? Pa a po dobu 1? hodin o 30 °C nad bodem tání, měřeno radiačním pyrometrem na hladině. Potom byla dc vakuové komory napuštěna ochranná atmosféra o složení 25 obj.% H_? a 75 obj.% Ar. ·The melt was maintained under a vacuum of 10 ° C. Pa and for 1? hours at 30 ° C above the melting point, measured by a radiation pyrometer at the surface. Then, the DC vacuum chamber filled with a protective atmosphere composed of 25 vol.% _H? and 75 vol.% Ar. ·

Měřením byl stanoven její rosný bod na -25 °C. V této atmosféře byl tažen monokrystal. Dodatečnou spektrální analýzou taveniny byl stanoven obsah 2.10^-4 hmot.% Mo.Its dew point was determined to be -25 ° C by measurement. A single crystal was drawn in this atmosphere. ^{The content of 2.10 -4} wt.% Mo was determined by additional spectral analysis of the melt.

Monokrystal byl analyzován RTG spektrální analýzou a bylo nalezeno složení:The single crystal was analyzed by X-ray spectral analysis and the composition was found:

^YO,9915^^dO,OO8^CeO,OOO5^A^°3. ^Y O, 9915 ^ ^d O, OO8 ^Ce O, OOO5 ^A ^ ° 3.

Z monokrystalu byly zhotoveny laserové výbrusy předem tepelně zpracované při 1750 ^cC, 8 hodin v atmosféře H?.Laser cuts pre-heat treated at 1750 ^c C for 8 hours in an H 2 atmosphere were made from the single crystal.

ΓΉ spektrálním proměření bylo zjištěno snížení abscrnce o 65 % na emisní linii 1.079 nm oproti standardnímu výbrusu. Celková absorpce odpovídala obsahu 3.10^-4 hmot. % Sm^⁺ a Yb^* každého iontu. Tomu odpovídala zvýšená účinnost laseru, která Činila 1,7 %. ·ΓΉ spectral measurements showed a reduction of the absence by 65% on the emission line 1.079 nm compared to the standard cut. The total absorption corresponded to a content of 3.10 ^-4 wt. % Sm ^ ⁺ and Yb ^ * of each ion. This was matched by an increased laser efficiency of 1.7%. ·

Příklad 4Example 4

Na zařízení a způsobem popsaným v příkladu 1 byla připravena tavenina o složení:On the apparatus and in the manner described in Example 1, a melt having the composition:

^YO,985^ErO,O15^A1O3. ^Y O, 985 ^Er O, O15 ^A1O 3.

Výchozí ER^Oj a Y_?0^ byla čistoty 4N, ΑΙ,,Ο^ - 5N. Na izolovaný molybdenový držák zárodku byl připojen záporný elektrický potenciál 60 V oproti kelímku. Při vzdálenosti 40 mm konce držáku od hladiny, to odpovídá vertikálnímu potenciálnímu spádu 1,5 V/mm. Tento potenciální spád byl udržován automatickým zvyšováním napětí v závislosti na délce tažení po délce prvých 90 mm tažení.Default ER ^ Oj and Y _? 0 ^ was of purity 4N, ΑΙ ,, Ο ^ - 5N. A negative electric potential of 60 V compared to the crucible was connected to the insulated molybdenum embryo holder. At a distance of 40 mm of the end of the holder from the surface, this corresponds to a vertical potential gradient of 1.5 V / mm. This potential gradient was maintained by automatically increasing the stress depending on the length of the draw along the length of the first 90 mm of draw.

CS 268 111 BlCS 268 111 Bl

Pro pěstování byla použita ochranná atmosféra 65 chj.% Ar + 35 obj.% H_? s obsahem vlhkostí odpovídajícím rosnému bodu - 20 °C. Laserovou spektrální analýzou byl· v odebraném vzorku taveniny prokázána přítomnost 3.1Ο^-4 hmot.% molybdenu.For cultivation has protective atmosphere of 65 CHU.% Ar + 35 vol.% _H? with a moisture content corresponding to a dew point of - 20 ° C. Laser spectral analysis was sampled in · the melt demonstrated the presence 3.1Ο ^-4 wt.% Molybdenum.

Z vypěstovaného krystalu byly zhotoveny laserové výbrusy ó 5x75 mm, které byly před konečným opracováním žíhány při 1.730 °C v H_? 8 hcd.Laser cuts ó 5x75 mm were made from the grown crystal, which were annealed at 1.730 ° C in H _? 8 hcd.

Při měření energetické účinnosti ve standardním zařízení s kontinuálním provozem bylo zjištěno, že tato vyrostla o 36 % v důsledku poklesu absorpce v oblasti 1.66C nm na 25 % oproti srovnávacímu krystalu, vypěstovanému bez působení elektrického pole. Absorpce odpovídala obsahu Er^⁺ 2-3.1Ο^-4 hmot.%.When measuring energy efficiency in a standard continuous operation device, it was found that it increased by 36% due to a decrease in absorption in the region of 1.66C nm to 25% compared to a comparative crystal grown without the action of an electric field. Absorption accommodate the content of Er ⁺ ^ 2-3.1Ο ^-4 wt.%.

Claims

OF THE INVENTION

Process for the preparation of laser single crystals of yttrium-aluminum perovskite doped with cerium, neodymium and / or erbium ions with reduced content of samarium, ytterbium and europium ions by drawing on a nucleus from a melt of the composition given in the case of neodymium doping by the formula:

Y Nd.Ce A10-, where: a b c J

a) = 1- (b + c), b) = 0.0062-0.015

c) = 0,0-0,0015 and in the case of an erbium subsidy by the formula:

Y Er. A10 ,, where: a b J

a) = 1-b, b) = 0.003-0.03 contained in a crucible of molybdenum, tungsten or their alloys, characterized in that the melt contains chromium, molybdenum or tungsten in a concentration of C ^-4 to 10% by weight, wherein cultivation · pre-melting lasting 2 to 20 hours ee is carried out in a vacuum with a residual gas pressure of 10 ^-4 to 200 Pa or in a protective atmosphere containing 1 to 50 vol. % of hydrogen and 99 to 50 vol.% of argon from the total ICO pressure of up to 150 kTa, optionally combined by vacuum pre-melting with protective atmosphere cultivation, optionally formed during melting or during cultivation of at least the first 80 mm crystal length above the melt formed between the inserted electrode with a negative potential against the crucible and a melt level of an electric field, the average vertical component of which has a gradient of 1 to 5 V / mm.