NATIONAL INSTITUTE for LASER, PLASMA and RADIATION PHYSICS
  LABORATORY of SOLID-STATE QUANTUM ELECTRONICS

PROJECT 10/2014, Programul "PARTENERIATE" PN-II-PT-PCCA-2013-4-1488
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

TITLE:                                NEW HIGH-PERFORMANCE CRYSTALS FOR THE DEVELOPMENT OF HIGH-POWER TUNABLE VISIBLE LASER SOURCES BASED ON    
                                          NONLINEAR OPTICAL PROCESSES

TITLU:                                NOI CRISTALE DE INALTA PERFORMANTA PENTRU DEZVOLTAREA DE SURSE LASER DE MARE PUTERE ACORDABILE IN DOMENIUL VIZIBIL
                                          BAZATE PE PROCESE OPTICE NELINIARE

PROJECT ACRONIM:          NOVILAS  

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
FUNDED BY:                     
Executive Unit for Financing Higher Education, Research, Development and Innovation (UEFISCDI), Ministry of National Education, Romania
FINANTARE:                      Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI), Ministerul Educatiei Nationale, Romania

PROJECT MANAGER:         Dr. Lucian Marian GHEORGHE
DIRECTOR DE PROIECT:    Dr. Lucian Marian GHEORGHE
Email:                                 lucian.gheorghe@inflpr.ro
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________














PROJECT DURATION:            July 2014 - September 2017

DURATA PROIECTULUI:         Iulie 2014 - September 2017

CONDUCATOR PROIECT:      CO: INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU FIZICA LASERILOR PLASMEI SI RADIATIEI (INCDFLPR)
PARTENER 1:                        P1: INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU FIZICA MATERIALELOR (INCDFM)
PARTENER 2:                        P2: Apel Laser SRL

Contract value:                       1.437.500 lei
Valoare contract:                    1.437.500 lei
 
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

OBJECTIVES

NOVILAS is a highly complex and multidisciplinary project connecting many fields of physics, chemistry, crystal growth and machining, optical spectroscopy, nonlinear optics, laser experiments, etc. Accordingly, the NOVILAS project is structured in two specific objectives:
Objective I: Development of high-power green laser sources by highly efficient second harmonic generation (SHG) in new LaxMySc4-x-y(BO3)4 - LMSB (M = Y or Lu) crystals of powerful laser emissions in the 1 µm range.
Objective II
: Development of compact and tunable high-power green laser sources based on new LaxMyYbzSc4-x-y-z(BO3)4 - LMSB:Yb (M = Y or Lu) self-frequency doubling (SFD) crystals. 

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

OBIECTIVE

NOVILAS este un proiect multidisciplinar si extrem de complex conectand multe domenii ale fizicii, chimie, cresterea si prelucrarea cristalelor, spectroscopie optica, optica nelineara, experimente laser, etc. In consecinta, proiectul NOVILAS este structurat in doua obiective specifice:
Obiectiv I: Dezvoltarea de surse laser de mare putere in verde bazate pe procese de SHG cu eficienta inalta in noi cristale LaxMySc4-x-y(BO3)4 - LMSB (M = Y sau Lu) a emisiilor laser puternice in domeniul 1 μm.
Obiectiv II: Dezvoltarea de surse laser de mare putere in verde, compacte si acordabile, bazate pe noi cristale LaxMyYbzSc4-x-y-z(BO3)4 - LMSB:Yb (M = Y sau Lu) autodubloare de frecventa.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

REZULTATE

ETAPA I. Decembrie 2014.
Rafinarea compozitionala preliminara a compusilor LaxMySc4-x-y(BO3)4 - LMSB (M = Y sau Lu).

Activitati specifice:
I.1. Sinteza si prepararea compusilor de tip LMSB;
I.2. Caracterizarea preliminara a compusilor sintetizati;

I.3. Sinteza, prepararea si cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor NLO preliminare de tip LMSB cu compozitii diferite in domeniile de existenta al fazelor congruente. (PARTIAL);
I.4. Caracterizarea compusilor Yb: LMSB sintetizati. (PARTIAL).

.


Prin doparea cristalului optic liniar LaSc3(BO3)4 - LSB cu cationi M= Y sau Lu, se pot obtine noi cristale de tip LaxMySc4-x-y(BO3)4 - LMSB cu proprietati optic neliniare (NLO) excelente, specifice cristalelor necongruente YSc3(BO3)4 si/sau LuSc3(BO3)4, conservand in acelasi timp comportamentul congruent la topire al LSB, comportament ce permite cresterea de cristale din topitura cu dimensiuni mari si calitate optica buna prin metoda Czochralski. Din punct de vedere structural, doparea LSB cu M = Y sau Lu determina modificarea structurii monoclinice a LSB (grup spatial C2/c) la o structura cristalina trigonala specifica cristalelor de tip MSc3(BO3)4 (grup spatial R32). 
Una dintre conditiile importante este ca aceasta modificare structurala sa nu fie insotita de pierderea proprietatii de topire congruenta specifica cristalului LSB. Astfel, trebuiesc identificate domeniile de valori ale parametrilor compozitionali x si y care determina dobandirea proprietatilor NLO a cristalelor LaxMySc4-x-y(BO3)4, si implicit trecerea de la structura monoclinica la structura trigonala, dar care totodata nu induc pierderea sau indepartarea prea mare de la topirea congruenta.



Obiectivele specifice etapei I a proiectului NOVILAS au fost indeplinite integral dupa cum urmeaza:
● O gama larga de compusi de tip LaxMySc4-x-y(BO3)4 - LMSB (M= Y si Lu) cu parametrii compozitionali
0 ≤ x, y ≤ 1 au fost sintetizati prin metoda reactiei in stare solida si au fost optimizati toti parametrii ce intervin in tratamentul termic de sinterizare a compusilor respectivi;
● Compusii stoichiometrici si/sau nestoichiometrici de tip LMSB sintetizati au fost caracterizati prin experimente de difractie de raze X (DRX) si analiza termica diferentiala (DTA) in ceea ce priveste comportamentul la topire si dobandirea proprietatilor NLO;

● Au fost identificate domeniile de existenta compozitionala a compusilor NLO de tip LMSB cu topire congruenta sau aproape congruenta. Ansamblul rezultatelor obtinute demonstreaza ca este posibila cresterea din topitura prin metoda Czochralski a monocristalelor de tip LMSB. Conform “Acordului de parteneriat” si in deplin acord cu partenerii din cadrul proiectului, valorile determinate ale parametrilor compozitionali x si y sunt confidentiale pana la valorificarea acestora.


ETAPA II. Decembrie 2015.
Dezvoltarea de surse laser de mare putere in verde bazate pe generarea eficienta a armonicii a doua (SHG) in cristale noi de tip LMSB a emisiei in infrarosu apropiat (NIR) a sistemelor laser puternice.
Activitati specifice:
II.1. Sinteza si prepararea compusilor de tip LMSB. Caracterizarea compusilor LMSB sintetizati.;
II.2. Cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor NLO preliminare de tip LMSB cu compozitii diferite in domeniile de existenta a fazelor congruente.
Cresterea si optimizarea parametrilor de crestere prin metoda Czochralski a cristalelor de tip LMSB de dimensiuni mari si calitate optica buna;
II.3. Controlul preliminar al calitatii cristalelor crescute. Taierea si polisarea fina de probe paralelipipedice orientate de dimensiuni mici.
Controlul calitatii cristalelor LMSB. Tairea si polisarea fina de probe de tip LMSB paralelipidice orientate cu dimensiuni relativ mari (PARTIAL);
II.4. Caracterizarea parametrilor NLO ai cristalelor crescute si determinarea compozitiilor optime.
Caracterizarea proprietatilor NLO si a unor proprietati fizice utile. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de cristale de tip LMSB cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru SHG cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul NIR (PARTIAL).;
II.5.
Realizarea de surse laser in verde cu putere de iesire de ordinul mW-lor (PARTIAL). Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de surse laser de mare putere in verde bazate pe SHG cu eficienta mare in cristale de tip LMSB (PARTIAL). Demonstrarea functionalitatii si utilitatii surselor laser in verde, bazate pe procese de SHG, de mare putere in aplicatii practice (PARTIAL).

Obiectivele specifice etapei II a proiectului NOVILAS au fost indeplinite integral dupa cum urmeaza:
● 
Conform rezultatelor obtinute in cadrul etapei I a proiectului, probabilitatea de crestere prin metoda Czochralski a cristalelor NLO de tip LYSB este mai mare decat in cazul cristalelor LLuSB. In consecinta, conform planului de realizare al proiectului, compusii de tip LYSB au fost selectati pentru a fi investigati in cadrul etapei II. In acest scop, noi compusi policristalini nestoichiometrici de tip LaxYySc4-x-y(BO3)4 - LYSB (cu valori ale parametrii compozitionali x si y in domeniile stabilite in cadrul etapei I) au fost sintetizati prin metoda reactiei in stare solida si investigati prin experimente de DRX si ATD pentru identificarea fazelor structurale formate si respectiv a comportamentului la topire.
● 
Pe baza rezultatelor obtinute din masuratorile de XRD si DTA, mai multe compozitii nestoichiometrice de tip LYSB au fost selectate ca si compozitii ale materiilor prime (compozitii ale topiturii) pentru cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor respective. Un design special al montajului termic a fost dezvoltat in cadrul cercetarilor efectuate. Compozitia topiturii, vitezele de tragere si rotatie, directia de crestere si rata de racire a cristalelor de la temperatura de crestere la temperatura camerei, au fost optimizate. Cristalele obtinute sunt incolore, foarte transparente, nehigroscopice si stabile chimic. Dimensiunile tipice ale cristalelor crescute sunt de aproximativ 10 - 12 mm in diametru si 25 - 30 mm in lungime. Testele laser efectuate privind SHG a emisiei laser la 1.06 μm au demonstrat capabilitatea acestora de a genera radiatie laser in verde la 532 nm. Totodata, spectrele de difractie de raze X pe pulberi din cristale crescute au confirmat structura cristalina trigonala (grup spatial R32) a cristalelor crescute. Conform “Acordului de parteneriat”, valorile optimizate ale parametrilor compozitionali x si y sunt confidentiale pana la valorificarea completa a rezultatelor obtinute.
● 
La inspectia vizuala a cristalelor LYSB crescute din topituri cu compozitie chimica optimizata, acestea nu prezinta defecte vizibile. La nivel microscopic, calitatea cristalelor obtinute a fost investigata prin experimente de microscopie electronica prin transmisie (TEM). Ansamblul de experimente efectuate nu a pus in evidenta prezenta unor defecte cristaline extinse. De asemenea, nu a fost evidentiata prezenta unor faze cristaline suplimentare. Cristalele LYSB prezinta planul (101) usor clivabil. Astfel, pentru se evita socurile mecanice, toate probele cristaline necesare pentru experimente ulterioare au fost taiate cu fire diamantate. Nefiind higroscopice, polisajul cristalelor LYSB nu necesita precautii suplimentare.
Proprietatile NLO ale cristalului uniaxial negativ LYSB (cu compozitie chimica a materiei prime optimizata) au fost investigate pe baza masuratorilor de indici de refractie. Masuratorile au fost realizate utilizand metoda minimului de deviatie intr-o prisma decupata din cristalul crescut. Pe baza masuratorilor de indici de refractie au fost determinate curbele de dispersie ale acestora care au permis identificarea coeficientilor Sellmeier, coeficienti cu ajutorul carora a fost determinata curba de acord de faza pentru SHG de tip I in cristalul LYSB. Spectrul de transmisie optica al cristalului LYSB a fost masurat si s-a determinat ca acesta are o fereastra de transparenta optica foarte larga, de la aproximativ 200 nm pana la 2600 nm, ceea ce il face foarte promitator pentru o mare varietate de aplicatii NLO, in special in domeniile spectrale vizibil si ultraviolet. Ansamblul proprietatilor structurale si optice ale cristalului LYSB demonstreaza ca acesta constituie un model experimental si functional de cristal NLO ce poate fi crescut cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru SHG cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul NIR.
Au fost realizate experimente laser preliminare privind SHG extracavitate in acord de faza de tip I a emisiei laser pulsata de energie inalta la 1.06 μm in cristalul LYSB. S-a obtinut o eficienta de conversie maxima de peste 70%, fara a se afecta in vreun fel calitatea probei cristaline de LYSB. Valoarea mare a eficientei de conversie in domeniul spectral verde a emisiilor laser puternice din domeniul ~ 1 μm, cuplata cu transparenta optica ridicata in aceste domenii, demonstreaza potentialul mare al cristalului LYSB pentru dezvoltarea de modele experimentale si functionale de surse laser de mare putere in verde, bazate pe SHG in cristalul LYSB, cu aplicatii importante in medicina, biologie, aplicatii militare, constructia facilitatilor laser de mare putere, etc.

ETAPA III. Decembrie 2016.
Dezvoltarea de surse laser compacte si tunabile in verde bazate pe noi cristale autodubloare de frecventa (SFD) de tip Yb: LMSB. / PARTIAL

Activitati specifice:
III.1. Sinteza si prepararea compusilor de tip Yb: LMSB / PARTIAL. Caracterizarea compusilor Yb: LMSB sintetizati / PARTIAL.
III.2. Cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor NLO preliminare de tip Yb: LMSB cu compozitiidiferite in domeniile de existenta al fazelor congruente / PARTIAL.
Cresterea si optimizarea parametrilor de crestere prin metoda Czochralski a cristalelor de tip Yb: LMSB cu dimensiuni mari si calitate optica buna / PARTIAL.
III.3. Controlul preliminar al calitatii cristalelor crescute. Tairea si polisarea fina de probe paralelipedice orientate de dimensiuni mici / PARTIAL. Controlul calitatii cristalelor LMSB. Tairea si polisarea fina de probe de tip LMSB paralelipidice orientate cu dimensiuni relativ mari / FINAL. Controlul calitatii cristalelor Yb: LMSB. Tairea si polisarea fina a probelor de tip Yb: LMSB paralelipidice orientate cu dimensiuni relativ mari / PARTIAL. Tairea si polisarea fina de probe de tip LMSB paralelipidice orientate de dimensiuni mari / FINAL. Tairea si polisarea fina de probe de tip Yb: LMSB paralelipidice orientate de dimensiuni mari / PARTIAL.
III.4. Caracterizarea parametrilor NLO ai cristalelor crescute si determinarea compozitiilor optime / PARTIAL.
Caracterizarea spectroscopica a cristalelor Yb: LMSB. Corelarea proprietatilor spectroscopice si nelineare / PARTIAL. Caracterizarea proprietatilor NLO si a unor proprietati fizice utile. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de cristale de tip LMSB cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru SHG cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul NIR / FINAL. Caracterizarea proprietatilor NLO si a unor proprietati fizice utile. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de cristale de tip Yb: LMSB cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru autodublarea cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul 1 μm / PARTIAL.III.5. Realizarea de surse laser in verde cu putere de iesire de ordinul mW-lor / FINAL. Investigarea SHG a radiatiei laser la ~ 1 μm in cristale de tip Yb: LMSB. Teste laser preliminarii privind generarea de radiatie laser in verde prin procese de SFD in cristale de tip Yb: LMSB / PARTIAL. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de surse laser de mare putere in verde bazate pe SHG cu eficienta mare in cristale de tip LMSB / FINAL. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de surse laser de mare putere in verde bazate pe SFD cu eficienta mare in cristale de tip Yb: LMSB. Investigarea tunabilitatii spectrale / PARTIAL. Demonstrarea functionalitatii si utilitatii surselor laser in verde, bazate pe procese de SHG, de mare putere in aplicatii practice / FINAL. Demonstrarea functionalitatii si utilitatii surselor laser in verde, bazate pe procese de SFD, de mare putere in aplicatii practice / PARTIAL.

Obiectivele specifice etapei III a proiectului NOVILAS au fost indeplinite integral dupa cum urmeaza:
Noi compusi policristalini nestoichiometrici de tip La1-xYbxSc3(BO3)4 - Yb: LSB (cu parametrul compozitional x ≤ 0.50) au fost sintetizati prin metoda reactiei in stare solida si investigati prin experimente de XRD si DTA pentru identificarea fazelor structurale formate si respectiv a comportamentului la topire;
Pe baza rezultatelor obtinute din masuratorile de XRD si DTA, mai multe compozitii nestoichiometrice de tip Yb: LYSB au fost selectate ca si compozitii ale materiilor prime (compozitii ale topiturii) pentru cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor respective. Un design special al montajului termic a fost dezvoltat in cadrul cercetarilor efectuate. Compozitia topiturii, vitezele de tragere si rotatie, directia de crestere si rata de racire a cristalelor de la temperatura de crestere la temperatura camerei, au fost optimizate intr-o prima faza. Conform “Acordului de parteneriat”, valorile optimizate ale parametrilor compozitionali x si y sunt confidentiale pana la valorificarea completa a rezultatelor obtinute;
Cristalelor LYSB si/sau Yb: LYSB crescute nu prezinta defecte vizibile. La nivel microscopic, calitatea cristalelor obtinute a fost investigata prin experimente de microscopie electronica prin transmisie (TEM). Ansamblul de experimente efectuate nu au pus in evidenta prezenta unor defecte cristaline extinse. De asemenea, nu a fost evidentiata prezenta unor faze cristaline suplimentare. Cristalele LYSB prezinta planul (101) usor clivabil. Astfel, pentru se evita socurile mecanice, toate probele cristaline necesare pentru experimente ulterioare au fost taiate cu fire diamantate. Nefiind higroscopice, polisajul cristalelor LYSB si/sau Yb: LYSB nu necesita precautii suplimentare;
Proprietatile NLO ale cristalului uniaxial negativ Yb: LYSB (cu compozitie chimica a materiei prime optimizata) au fost investigate pe baza masuratorilor de indici de refractie. Masuratorile au fost realizate utilizand metoda minimului de deviatie intr-o prisma decupata din cristalul crescut. Pe baza masuratorilor de indici de refractie au fost determinate curbele de dispersie ale acestora care au permis identificarea coeficientilor Sellmeier, coeficienti cu ajutorul carora au fost determinate curbele de acord de faza pentru SHG de tip I si II in cristalul Yb: LYSB. Spectrul de transmisie optica al cristalului Yb: LYSB a fost masurat si s-a determinat ca acesta are o fereastra de transparenta optica foarte larga, ceea ce il face foarte promitator pentru o mare varietate de aplicatii NLO, in special in domeniile spectrale vizibil si ultraviolet. Proprietatile spectroscopice ale cristalului Yb: LYSB au fost de asemenea investigate si corelate cu proprietatile NLO. Ansamblul proprietatilor structurale, spectroscopice si optic neliniare ale cristalului Yb: LYSB demonstreaza ca acesta constituie un model experimental si functional de cristal NLO ce poate fi crescut cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru SHG cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul NIR;
Experimente laser au fost realizate pentru evaluarea performantelor cristalului Yb: LYSB. Experimentele preliminarii privind obtinerea de emisie laser in verde prin procese de autodublare de frecventa (SFD) a emisiei laser in domeniul 1 μm, au evidentiat capabilitatea cristalului Yb: LYSB de a genera emisie laser in domeniul spectral verde. Conform planului de realizare al proiectului, cercetarile asupra modelelor experimentale si functionale de surse laser de mare putere in verde bazate pe procese de SFD vor fi definitivate in etapa urmatoare a proiectului.


ETAPA IV. Septembrie 2017.
Dezvoltarea de surse laser compacte si tunabile in verde bazate pe noi cristale autodubloare de frecventa (SFD) de tip Yb: LMSB. / FINAL.
Activitati specifice:
IV.1. Sinteza si prepararea compusilor de tip Yb:LMSB / FINAL. Caracterizarea compusilor Yb:LMSB sintetizati / FINAL.
IV.2. Cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor NLO preliminare de tip Yb:LMSB cu compozitii diferite in domeniile de existenta al fazelor congruente / FINAL. Controlul preliminar al calitatii cristalelor crescute. Tairea si polisarea fina de probe paralelipedice orientate de dimensiuni mici / FINAL. Controlul calitatii cristalelor LMSB. Tairea si polisarea fina a probelor de tip LMSB paralelipidice orientate cu dimensiuni relativ mari / FINAL. Tairea si polisarea fina de probe de tip Yb:LMSB paralelipidice orientate de dimensiuni mari / FINAL.
IV.3. Caracterizarea parametrilor NLO ai cristalelor crescute si determinarea compozitiilor optime / FINAL. Caracterizarea spectroscopica a cristalelor Yb:LMSB. Corelarea proprietatilor spectroscopice si nelineare / FINAL. Cresterea si optimizarea parametrilor de crestere prin metoda Czochralski a cristalelor de tip Yb: LMSB cu dimensiuni mari si calitate optica buna / FINAL.
IV.4. Caracterizarea proprietatilor NLO si a unor proprietati fizice utile. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de cristale de tip Yb:LMSB cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru autodublarea cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul 1 μm / FINAL. Investigarea SHG a radiatiei laser la ~ 1 µm in cristale de tip Yb:LMSB. Teste laser preliminarii privind generarea de radiatie laser in verde prin procese de SFD in cristale de tip Yb:LMSB / FINAL. Dezvoltarea de modele experimentale si functionale de surse laser de mare putere in verde bazate pe SFD cu eficienta mare in cristale de tip Yb:LMSB. Investigarea tunabilitatii spectrale / FINAL. Demonstrarea functionalitatii si utilitatii surselor laser in verde, bazate pe procese de SFD, de mare putere in aplicatii practice / FINAL.

IV.5. Diseminarea rezultatelor.

Obiectivele specifice etapei IV a proiectului NOVILAS au fost indeplinite integral dupa cum urmeaza, mai jos.

Bazat pe rezultatele obtinute in cadrul etapei anterioare (etapa nr. III), in cadrul prezentei etape au fost selectate trei compozitii nestoichiometrice noi de tip La1.25-x-yYbxYySc2.75(BO3)4 - Yb:LYSB ca si compozitii ale materiilor prime (compozitii ale topiturii) pentru cresterea prin metoda Czochralski a cristalelor respective. Conform “Acordului de parteneriat”, valorile optimizate ale parametrilor compozitionali x, y si z sunt confidentiale pana la valorificarea completa a rezultatelor obtinute. Compusii respectivi au fost sintetizati prin metoda reactiei in stare solida si investigati prin experimente de XRD si DTA pentru identificarea fazelor structurale formate si respectiv a comportamentului la topire.
In scopul optimizarii parametrilor de crestere din topitura prin metoda Czochralski, au fost crescute in diverse conditii de crestere si investigate cristale de tip Yb:LYSB cu compozitii ale materiilor prime corespunzatoare celor trei compozitii nestoichiometrice selectate. Cristalele Yb:LYSB crescute nu prezinta defecte vizibile. La nivel microscopic, calitatea cristalelor obtinute a fost investigata prin microscopie electronica prin transmisie (TEM). Ansamblul de experimente efectuate nu au pus in evidenta prezenta unor defecte cristaline extinse. De asemenea, nu a fost evidentiata prezenta unor faze cristaline suplimentare. Cristalele Yb:LYSB prezinta planul (101) usor clivabil. Astfel, pentru se evita socurile mecanice, toate probele cristaline necesare pentru experimente ulterioare au fost taiate cu fire diamantate. Nefiind higroscopice, polisajul cristalelor Yb:LYSB nu necesita precautii suplimentare.
Proprietatile NLO ale cristalelor crescute au fost investigate pe baza masuratorilor de indici de refractie care au permis identificarea coeficientilor Sellmeier, coeficienti cu ajutorul carora au fost determinate curbele de acord de faza pentru SHG de tip I si II in cristalele Yb:LYSB crescute. Proprietatile spectroscopice ale cristalelor crescute au fost de asemenea investigate. Pe baza corelarii proprietatilor structurale, NLO si spectroscopice a tuturor cristalelor Yb:LYSB crescute, a fost determinata compozitia optima a materiei prime (topiturii) pentru cresterea cristalelor de tip Yb:LYSB. In scopul optimizarii parametrilor de crestere prin metoda Czochralski, au fost crescute in diverse conditii si investigate calitativ mai multe cristale Yb:LYSB cu aceeasi compozitia optima a materiei prime.
Ansamblul proprietatilor structurale, spectroscopice, NLO si laser ale cristalului Yb:LYSB cu compozitie optima a materiei prime, demonstreaza ca acesta constituie un model experimental si functional de cristal NLO ce poate fi crescut cu dimensiuni mari si proprietati NLO optimizate pentru autodublarea cu eficienta mare a radiatiei laser din domeniul NIR. Totodata, testele laser efectuate pe cristalul Yb:LYSB (cu compozitie optima a materiei prime) privind generarea armonicii a doua prin procese de SFD, demonstreaza ca acesta constituie un model experimental si functional de sursa laser in verde bazata pe procese de SFD cu eficienta mare.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

VALORIFICATION OF THE RESULTS

I. Papers published in ISI-indexed journals
1
. Alexandru Achim, Lucian Gheorghe, Flavius Voicu and George Stanciu, “Blue light production by type-I non-critical phase matching second-harmonic generation in La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3 single crystals,” CrystEngComm. 17, 4098-4101 (2015). [Impact factor: 3.849]
2
. Lucian Gheorghe, Federico Khaled, Alexandru Achim, Flavius Voicu, Pascal Loiseau, and Gérard Aka, “Czochralski Growth and Characterization of Incongruent Melting LaxGdyScz(BO3)4 (x + y + z = 4) Nonlinear Optical Crystal,” Cryst. Growth Des. 16 (6), 3473–3479 (2016). [Impact factor: 4.425]
3
. C. Gheorghe, A. Lupei, S. Hӑu, F. Voicu, L. Gheorghe, A.M. Vlaicu, “Compositional dependence of optical properties of Sm3+-doped Y3ScxAl5-xO12 polycrystalline ceramics,” J. Alloys Compd. 683, 547-553 (2016). [Impact Factor: 3.014]
4
. Federico Khaled, Pascal Loiseau, Flavius Voicu, Alexandru Achim, Stefania Hau, Cristina Gheorghe, Gabriela Croitoru, Nicolaie Pavel, Lucian Gheorghe, Gérard Aka, “Spectroscopic properties and laser performances of Yb:LGSB nonlinear optical crystal,” J. Alloys Compd. 688, 510-517 (2016). [Impact Factor: 3.014]
5. Federico Khaled, Pascal Loiseau, Gérard Aka and Lucian Gheorghe, “Rise in power of Yb:YCOB for green light generation by self-frequency doubling,” Opt. Lett. 41(15), 3607-3610 (2016) [Impact Factor: 3.040]

II. Papers indexed in other international databases
1. L. Gheorghe, A. Achim, F. Voicu, G. Stanciu, “Advanced NLO Crystals for Efficient Blue Laser Sources Based on SHG Processes”, Advanced Solid State Lasers, OSA Technical Digest (online) (Optical Society of America, 2015), paper ATu2A.3., DOI: 10.1364/ASSL.2015.ATu2A.3.

III. Communications at International Conferences
1. L. Gheorghe, A. Achim, G. Stanciu, F. Voicu, C. Gheorghe, “Growth and characterization of Sm: ASL crystals for visible lasers,” The 8th International Conference on Advanced Materials, ROCAM 2015, 7-10 Iulie 2015, Bucuresti, Romania (oral presentation).
2. A. Achim, L. Gheorghe, V. Flavius, “Development of new nonlinear optical crystals for efficient blue laser sources,” The 8th International Conference on Advanced Materials, ROCAM 2015, 7-10 Iulie 2015, Bucuresti, Romania (oral presentation).
3. L. Gheorghe, F. Voicu, G. Salamu, F. Khaled, A. Achim, C. Gheorghe, P. Loiseau, N. Pavel, G. Aka, “On the crystal growth of incongruent borate type crystal LaxGdyScz(BO3)4 (x + y + z = 4) by the Czochralski method,” Fifth European Conference on Crystal Growth, ECCG 2015, 9-11 September 2015, Bologna, Italy (oral presentation).
4. F. Khaled, S. Sattayaporn, P. Loiseau, G. Aka, L Gheorghe, “Crystal growth and characterization of an oxy-fluoride crystal (BaCaBO3F) doped with Yb3+ ions for self-frequency doubling: a thrilling challenge,” Fifth European Conference on Crystal Growth, ECCG 2015, 9-11 September 2015, Bologna, Italy (poster presentation S04-P50).
5. L. Gheorghe, A. Achim, F. Voicu, G. Stanciu, “Advanced NLO crystals for efficient blue laser sources based on SHG processes,” OSA Advanced Solid State Lasers Conference and Exhibition, ASSL 2015, 04 - 09 October 2015, WISTA-Technology Park Adlershof-Berlin, Germany (poster presentation).
6. L. Gheorghe, F. Khaled, A. Achim, F. Voicu, P. Loiseau, G. Aka, “Czochralski growth and NLO properties of incongruent melting LaxGdyScz(BO3)4 (x +y + z = 4) crystal”, 7th EPS-QEOD EUROPHOTON CONFERENCE "Solid State, Fibre, and Waveguide Coherent Light Sources", 21-26 August 2016, Vienna, Austria (poster presentation PO-2.27).
7. I. Vorona, R. Yavetskiy, A. Doroshenko, S. Parkhomenko, A. Tolmachev, S. Hau, C. Gheorghe, G. Croitoru, L. Gheorghe, “Yb3+:YAG transparent ceramics as active media for diode-pumped lasers”, 6th International Conference on Excited States of Transitions Elements, ESTE 2016, 21-26 August 2016, Polanica Zdrój, Poland, (poster presentation P-41).
8. Pascal Loiseau, Federico Khaled, Gerard Aka, Lucian Gheorghe, Flavius Voicu, Gabriela Salamu, Alexandru Achim, Nicolaie Pavel, “Nonlinear optical borates suitable for crystal growth by Czochralski method frequency doubling and self-frequency doubling in the visible range”, 7th International Symposium on Optical Materials, IS-OM7, 29 February-4 March, Lyon, France (invited talk I-7).
9. L. Gheorghe, F. Voicu, M. Greculeasa, A. Achim, F. Khaled, P. Loiseau, G. Aka, S. Hau, C. Gheorghe, G. Croitoru, “Pure and Yb-doped LaxGdySc4-x-y(BO3)4 incongruent borates type crystal: Czochralski growth, NLO properties and laser performances,” TIM 17 Physics Conference, 25 - 27 May 2017, Timisoara, Romania (invited talk CM-I01).
10. M. Greculeasa, L. Gheorghe, F. Khaled, A. Achim, F. Voicu, P. Loiseau, G. Aka, “Czochralski growth of LaxGdyScz(BO3)4 (x + y + z = 4) nonlinear optical crystal”, TIM 17 Physics Conference, 25 - 27 May 2017, Timisoara, Romania (poster presentation CM-P07).
11. F. Voicu, L. Gheorghe, M. Greculeasa, A. Achim, C. Gheorghe, S. Hau, “Growth and optical properties of Sm3+ doped Ca3(Nb,Ga)5O12and Ca3(Li,Nb,Ga)5O12single crystals”, TIM 17 Physics Conference, 25 - 27 May 2017, Timisoara, Romania (poster presentation CM-P08).
12L. Gheorghe, F. Voicu, M. Greculeasa, A. Achim, F. Khaled, P. Loiseau, and G. Aka, "LaxGdyScz(BO3)4 (x+y+z= 4) nonlinear optical crystals grown by the Czochralski method," ROCAM 2017, 11-14 July 2017, Bucharest, Romania (oral presentation).
13F. Voicu, L. Gheorghe, A. Achim, C. Gheorghe, S. Hau, P. Loiseau, F. Khaled, G. Aka, G. Croitoru, ”Optical and laser performances of Yb:LGSB nonlinear optical crystal,” ROCAM 2017, 11-14 July 2017, Bucharest, Romania (poster presentation).
14M. Greculeasa, L. Gheorghe, F. Voicu, A. Achim, G. Stanciu, ”Growth and SHG in NCMP conditions in La(Ca1-xScx)4O(BO3)3 single crystals,” ROCAM 2017, 11-14 July 2017, Bucharest, Romania; poster presentation.
15. I.O. Vorona, R. P. Yavetskiy, A. G. Doroshenko, S. V. Parkhomenko, A. V. Tolmachev, L. Gheorghe, M. Greculeasa, C. Gheorghe, S. Hau, and G. Croitoru, Nd3+:YAG Ceramic Materials with Efficient Laser Emission under Diode-Laser Pumping”, 5th Laser Ignition Conference, LIC’17, 20-23 June 2017, Bucuresti Romania (poster presentation).

NOTE: The obtained results will be the subject of further publications in high impact factor ISI-indexed journals; several manuscripts are now in various stages of completion.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Laboratory of Solid-State Quantum Electronics