vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2025-70-2-105-110vestift-890Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYТехнологические параметры выращивания монокристаллов KY1–x Ybx(WO4)2 модифицированным методом ЧохральскогоTechnological parameters of growing KY1–xYbx(WO4)2 single crystals by the modified Czochralski methodГурецкийС. А.GuretskiiS. A.

Гурецкий Сергей Арсеньевич – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Sergei A. Guretskii – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Leading Researcher 

19, P. Brovka St., 220072, Minsk

crystal2@physics.byhttps://orcid.org/0000-0002-1046-543XКарпинскийД. В.KarpinskyD. V.

Карпинский Дмитрий Владимирович – доктор физико-математических наук, доцент, заведующий лабораторией, заместитель генерального директора

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Dmitry V. Karpinsky – Dr. Sci. (Physics and Mathematics), Assistant Professor, Head of the Laboratory, Deputy Director

19, P. Brovka St., 220072, Minsk

dmitry.karpinsky@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-9218-8826ТрухановаЕ. Л.TrukhanavaK. L.

Труханова Екатерина Леонидовна – кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Katsiaryna L. Trukhanava – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Assistant Professor, Senior Researcher

19, P. Brovka St., 220072, Minsk

trukhanava@physics.byhttps://orcid.org/0000-0002-6607-4681НовицкийН. Н.NovitskiiN. N.

овицкий Николай Николаевич – кандидат физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник

ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Nickolaj N. Novitskii – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Assistant Professor, Senior Researcher 

19, P. Brovka St., 220072, Minsk

novitski@physics.byНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедениюScientific and Practical Material Research Center of the National Academy of Sciences of Belarus202510072025702192197Copyright © Гурецкий С.А., Карпинский Д.В., Труханова Е.Л., Новицкий Н.Н., 20252025Гурецкий С.А., Карпинский Д.В., Труханова Е.Л., Новицкий Н.Н.Guretskii S.A., Karpinsky D.V., Trukhanava K.L., Novitskii N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/890

Представлены результаты по выращиванию кристаллов KY1–xYbx(WO4)2 (KYW:Yb) из раствора-расплава модифицированным методом Чохральского. Разработана и изготовлена термоустановка для полуавтоматического выращивания, определены методические особенности и температурные условия выращивания кристаллов на ней. Установлены основные параметры выращивания: температурный диапазон 985–900 °С, диапазон скоростей вращения 85–15 об/мин, скорость снижения температуры 0,5–6,0 °С/сут, температура переохлаждения 0,5–2,0 °С. Исследованы условия эффективного тепломассопереноса для выращивания кристаллов высокого качества. Разработана методика наплавления шихты для выращивания кристаллов с постоянным весовым контролем. Изучены температурно-концентрационные поля кристаллизации для осуществления управляемого выращивания кристаллов KYW:Yb модифицированным методом Чохральского. Установлено, что осевой градиент температур над поверхностью раствора-расплава должен быть 5–7 °С/см. Результаты исследования могут быть использованы для разработки технологии выращивания монокристаллов KYW и создания на их основе элементной базы для лазерных систем, излучающих на длине волны около 1,0 мкм.

The results of growing KY1–xYbx(WO4)2 (KYW:Yb) crystals from a melt solution by the modified Czochralski method are presented. A thermal setup for semi-automatic growth has been developed and manufactured. The methodological features and temperature conditions for growing crystals on this setup have been worked out. The conditions for efficient heat and mass transfer for growing high-quality crystals have been studied. A method for fusing the charge for growing crystals with constant weight control has been determined. The temperature-concentration fields of crystallization were studied for the controlled growth of KYW:Yb crystals using the modified Czochralski method. It has been found that the axial temperature gradient above the melt solution surface should be 5–7 °C/cm. The results of the study can be used to develop a technology for growing KYW single crystals and to create, on their basis, an element base for laser systems emitting at a wavelength of about 1.0 µm.

монокристаллы двойных калиевых вольфраматовмодифицированный метод Чохральскогораствор-расплавуправляемый росттемпературно-концентрационное поле кристаллизациисхема термоустановкиsingle crystals of double potassium tungstatesmodified Czochralski methodsolution-meltcontrolled growthtemperature-concentration field of crystallizationscheme of a thermal installationработа выполнена при поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант № Ф23МЭ-015).: this research was funded by the Belarusian Republican Foundation for Basic Research (grant no. F23ME-015).ReferencesGeneration of 150-fs pulses from a diode-pumped Yb:KYW nonlinear regenerative amplifier / J. Pouysegur, M. Delaigue, C. Hönninger [et al.] // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Iss. 8. – Р. 9414–9419. https://doi.org/10.1364/OE.22.009414Pouysegur J., Delaigue M., Hönninger C., Georges P., Druon F., Mottay E. Generation of 150-fs pulses from a diode-pumped Yb:KYW nonlinear regenerative amplifier. Optics Express, 2014, vol. 22, iss. 8, рр. 9414–9419. https://doi.org/10.1364/OE.22.009414Efficient high-power femtosecond Yb3+:KY(WO4)2 laser / A. A. Kovalyov, V. V. Preobrazhenskii, M. A. Putyato [et al.] // Laser Physics Letters. – 2015. – Vol. 12, № 7. – P. 075801. https://doi.org/10.1088/1612-2011/12/7/075801Kovalyov A. A., Preobrazhenskii V. V., Putyato M. A., Rubtsova N. N., Semyagin B. R., Kisel V. E., Rudenkov A. S. [et al.]. Efficient high-power femtosecond Yb3+:KY(WO4)2 laser. Laser Physics Letters, 2015, vol. 12, no. 7, pp. 075801. https://doi.org/10.1088/1612-2011/12/7/075801Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)2 / M. Pujol, M. Bursukova, F. Güell [et al.] // Physical Review B. – 2002. – Vol. 65, Iss. 16. – Art. ID 165121. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.165121Pujol M. C., Bursukova M. A., Güell F., Mateos X., Solé R., Gavaldà J., Aguiló M. [et al.]. Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)2. Physical Review B, 2002, vol. 65, iss. 16, art. ID 165121. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.165121Features of the KGd(WO4)2:Nd3+ single-crystal growth control / S. A. Guretskii, A. M. Luginets, I. M. Kolesova [et al.] // Journal of Crystal Growth. – 2009. – Vol. 311, Iss. 6. – P. 1529–1532. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2009.01.085Guretskii S. A., Luginets A. M., Kolesova I. M., Kravtsov A. V., Malyutin V. B., Ermolaev A. A., Karpenko S. A. Features of the KGd(WO4)2:Nd3+ single-crystal growth control. Journal of Crystal Growth, 2009, vol. 311, iss. 6, pp. 1529–1532. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2009.01.085Tm3+:KY(WO4)2 single crystals: Controlled growth and spectroscopic assessment / S. A. Guretskii, E. L. Trukhanova, A. V. Kravtsov [et al.] // Optical Materials. – 2021. – Vol. 120. – Art. ID 111451. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111451Guretskii S. A., Trukhanova E. L., Kravtsov A. V., Gusakova N. V., Gorbachenya K. N., Kisel V. E., Yasukevich A. S. [et al.]. Tm3+:KY(WO4)2 single crystals: Controlled growth and spectroscopic assessment. Optical Materials, 2021, vol. 120, art. ID 111451. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111451Crystal growth, optical and spectroscopic characterisation of monoclinic KY(WO4)2 co-doped with Er3+ and Yb3+ / X. Mateos, R. Solé, Jna. Gavalda [et al.] // Optical Materials. – 2006. – Vol. 28, Iss. 4. – Р. 423–431. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2004.12.024Mateos X., Solé R., Gavalda Jna., Aguiló M., Massons J., Díaz F. Crystal growth, optical and spectroscopic characterization of monoclinic KY(WO4)2 co-doped with Er3+ and Yb3+. Optical Materials, 2006, vol. 28, iss. 4, pp. 423–431. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2004.12.024

The authors declare that there are no conflicts of interest present.