Untitled - Materials Science Institute of Madrid - Consejo Superior de ...

1. Crecimiento y estudio de láseres de
estado sólido basados en tierras raras
Mediante los métodos de crecimiento de cristales
Czochralski y de solución a alta temperatura se preparan
monocristales de óxidos inorgánicos trasparentes
dopados con lantánidos o metales de transición. La
actividad está dirigida a dar respuesta a las necesidades
actuales de los láseres de estado sólido con énfasis
en materiales adecuados para su bombeo con diodos,
miniaturización e integración de los materiales y respuesta
en tiempos ultracortos 1 . Buena parte de la actividad
se centra en Yb 3+ ya que absorbe de manera muy
eficiente la emisión en los diodos de InGaAs en torno a
980 nm y posee una emisión en 1.05 m, aparte de otras
ventajas como su mayor eficiencia cuántica. En consecuencia
es una alternativa más favorable que los actuales
láseres de Nd 3+ y como sensibilizador en láseres de
Er, Ho y Tm. Se ha realizado el crecimiento de diversos
monocristales de la familia de los dobles volframatos
DW y molibdatos DMo dopados con Yb y otros lantánidos
activos láser, se ha caracterizado en detalle su
espectroscopía y se han modelizado la posición de los
niveles de energía mediante teoría del campo cristalino
con la finalidad de determinar la posición de los niveles
de energía y las contribuciones al ensanchamiento
inhomogéneo de las bandas 2 . Este ensanchamiento permite
la sintonizabilidad en un rango de unos 25 nm de
la emisión láser del Yb 3+ en los DW y DMo preparados 3 .
Este es un requisito indispensable para la emisión de
pulsos ultracortos. Se han obtenido recientemente con
nuestros cristales pulsos con duración inferior a 80 fs.
1. Growth and study of rare earth solid
state lasers
Czochralski and Top Seeded Solution Growth methods
are used to prepare single crystals of transparent inorganic
oxides doped with lanthanides or transition metal
ions. The aim of these crystals is their application for
the present needs of solid state laser systems. These
systems require diode pumping, miniaturization and
integration of the laser elements and ultrashort pulse
operation 1 . The activity considers Yb 3+ because of its
high absorption cross section at the emission wavelength
the of InGaAs diode lasers around 980 nm. This
ion with an emission at 1.05 m and weak losses is used
to replace Nd 3+ in lasers and as sensitizer of Er, Ho and
Tm laser. Single crystals of double tungstate DT and
double molybdate DMo families are used as hosts for
Yb 3+ and other lanthanides of interest. The detailed
spectroscopic studies and simulations have determined
the energy levels of the impurities and the contributions
to the inhomogeneous broadening of the bands 2 .
This broadening allows a 25 nm range of emission laser
tuneability in our Yb 3+ doped DT and DMo single
crystals 3 . This large bandwidth allows the emission of
ultrashort laser pulses. Recently pulsed in the sub- 80
fs regime have been demonstrated in our single
crystals.
1. A. Méndez-Blas, M. Rico, V. Volkov, C. Cascales, C. Zaldo, C. Coya, A. Kling and L. C. Alves, J. Phys.: Condensed Matter 16, 2139-
2160 (2004).
2. C. Cascales and C. Zaldo, J. Appl. Phys. 94, 7128 (2003)]. J.Appl.Phys.96, 4656-4658 (2004).
3. M. Rico, J. Liu, U. Griebner, V. Petrov, M. D. Serrano, F. Esteban-Betegón, C. Cascales, C. Zaldo, Optics Express 12(22), 5362-5367
(2004).
Proyectos: Proyecto CICyT, MAT2002-04603-C05-05, (2003-2006). “Diseño y fabricación de micro y nanoestructuras periódicas para
procesos no lineales y electromecánicos. Aplicación a lasers de estado sólido y nanodispositivos”. VI Programa Marco de la UE, NMP3-
CT-2003-505580 “Double Tungstate Crystals: synthesis, characterization and applications”.
2. Cristales fotónicos
Se ha desarrollado cristales fotónicos poniendo énfasis
en varios ámbitos: A) Se han conseguido fabricar cristales
fotónicos con defectos superficiales (1) y de volumen
(2). El defecto superficial se consigue mediante al
sobre- infiltración de un ópalo de tal forma que se crea
una capa dieléctrica superficial. Si a este material se
une otro ópalo infiltrado con la misma sustancia se consigue
una guía planar entres dos cristales fotónicos.
Las propiedades ópticas muestran claramente el estado
del defecto que cambia con el grosor del mismo. B) SE
ha diseñado un método para fabricar un ópalo con
simetría diamante mediante la ordenación de partículas
en un témplate de silicio (3). C) SE ha indiciado el desarrollo
de células solares con topología de cristal fotónico
2. Photonic crystals
WE have developed colloidal Photonic Crystals in
various aspects: A) Here we present a method to build
up (2D) planar and surface defects within 3D photonic
colloidal crystals. We combine convective self-assembly
and chemical vapor deposition (CVD) processes to create
a homogeneous dielectric layer either (surface
defect) on top the colloidal crystal or two colloidal
crystal films of controlled thickness. Optical characterization
results of these new structures indicate that the
trapped layer behaves as a planar defect. B) We have
developed a new method to build up a Colloidal crystals
with diamond symmetry. Here the use of a silicon template
acts as a vector for diamond growth. C) We have
started to develop photoelectrochemical solar cells with
Photonic Crystal topology.
1. A. Mihi, , I. Rodriguez, H. Míguez, S. Rubio, and F. Meseguer, Phys. Rev. B Aceptado.
2. N. Tetrault, G. Ozin and V. Kitaev, Adv. Mat., 16, 346, (2004).
3. I. Rodriguez, F. López-Tejeira, J. Sanchez-Dehesa, and F, Meseguer Photonics and Nanoestructures. Fundamentals and Applications,
2, 59-63 (2004)
Proyectos: Proyectos MAT2003-04993-CO4 y CSIC (Intramurales Ref. 200460F0212)
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