Співробітники Фізичного інституту ім. П.Н.Лебедєва РАН розробили ряд твердотільних лазерів, що випромінюють в середньому інфрачервоному діапазоні (2 - 6 мкм).
Лазери середнього ВК-діапазону можуть застосовуватися як лідари - для виявлення в атмосфері екологічно шкідливих домішок, для локації об'єктів, у спектроскопії, а також у медицині, наприклад, у стоматології.
Такі лазери засновані на кристалах сполук А2В6 (другої і шостої груп Періодичної системи елементів), легованих двовалентними іонами перехідних металів. Завдяки багатьом достоїнствам інтерес до цього класу кристалів не вщухає з кінця 1990-х рр. і по теперішній час. Зокрема, смуга люмінесценції кристалів А2В6 лежить у спектральній області 2-6 мкм, і володіє великою шириною близько 1 мкм. Це, по-перше, передбачає можливість плавної перебудови частоти генерації лазера в широкому спектральному діапазоні, в тому числі і можливість налаштування довжини хвилі генерації, наприклад, на частоту лінії поглинання конкретного газу. По-друге, такі активні середовища перспективні для генерації ультракоротких лазерних імпульсів. Крім того, широкі смуги поглинання цих сполук спрощують вибір джерел накачування майбутніх лазерів. Вихідна потужність найбільш опрацьованих лазерів досягає 10-Ваттного рівня.
Співробітники ФІАН розробили цілий ряд інфрачервоних лазерів із загальним діапазоном спектра випромінювання від 2 до 6 мкм. У деяких лазерах використовуються вже відомі раніше кристали, але досягнуті більш високі характеристики. Однак у більшості лазерів використовуються нові комбінації кристалічної матриці і легуючої домішки. "Такого позитивного результату вдалося досягти завдяки нашій власній технології легування кристалів безпосередньо в процесі їх зростання з парової фази. Ця технологія забезпечує високий ступінь однорідності легування іонами перехідних металів і практичної відсутності небажаних домішок. Методики, які використовують інші дослідники, полягають або у вирощуванні кристалів з розплаву, або в більш складній процедурі легування - шляхом твердофазної дифузії перехідних металів всередину монокристалу під час додаткових високотемпáних віджигів. Але в першому випадку велика ймовірність забруднення іншими елементами, а в другому - середовище виходить недостатньо однорідним ", - розповідає провідний науковий співробітник ФІАН, кандидат технічних наук Юрій Коростелін. Перші
лазери на кристалах A2B6, легованих іонами перехідних металів, були реалізовані на кристалах ZnSe:Cr і ZnS:Cr. За розробленою у ФІАНі технологією його співробітники вперше отримали лазерну генерацію на кристалах CdS:Cr, CdSe:Cr, ZnS:Fe, ZnTe:Fe, CdSe:Fe. Також вперше отримана безперервна генерація на кристалах ZnSe:Fe, CdS:Cr, CdSe:Cr. За використання лише чотирьох кристалів CdSe:Cr, ZnSe:Fe, ZnS:Fe и CdSe:Fe досягнута плавна перебудова довжини хвилі від 2 до 6 мкм. А кристал ZnSe:Fe успішно використовувався в Er:YAG і Er:YLF лазерах як пасивний затвора
. На знімках: лідар на даху будівлі для виявлення шкідливих домішок; ростова ампула в печі і температурний профіль.