Los láseres de
estado sólido compactos que emiten en las regiones del azul y el verde son útiles en una amplia gama de aplicaciones, como almacenamiento de datos en alta densidad, proyección de imágenes en color, impresión láser, medicina, substitución de láseres
de Ar, biofluorescencia, comunicaciones submarinas, litografía estereográfica, terapia fotodinámica. Estos láseres se pueden conseguir por procesos de conversión de frecuencia por procesos de óptica no-lineal. Los cristales autodobladores de
frecuencia son cristales de óptica no-lineal con posiciones estructurales ocupadas por iones activos láser, preferiblemente Yb3+, que pueden combinar la emisión láser alrededor de 1 um con la generación de segundo harmónico de la matriz produciendo
emisión verde por autodoblaje de frecuencia.
El objetivo principal de esta Tesis Doctoral ha sido la obtención de cristales de la familia del KTiOPO4, con excelentes propiedades de óptica no-lineal, dopados con iones lantánidos (Ln).
Hemos obtenido cristales de RbTiOPO4:(Nb,Ln) de calidad óptica por la técnica top-seeded solution growth con enfriamiento lento de la solución, de tamaño útil para posteriores caracterizaciones y aplicaicones, y una concentración de Ln similar
a la obtenida en otras matrices láser y un codopante, que favorece la entrada de iones lantánidos en la matriz al tiempo que compensa la carga, como el niobio (Nb5+).
El refinamiento de la estructura ha demostrado que el Nb y los lantánidos sustituyen únicamente al Ti en la red cristalina. Mientras que el Nb5+ sólo sustituye al Ti en la posición Ti(1), debido a un efecto electrostático más que esférico, los
iones lantánidos sustituyen al Ti en los octaedros Ti(1)O6 y Ti(2)O6 con la misma probabilidad. Otro aspecto a destacar es la habilidad del material para autocompensarse eléctricamente a la substitución pentavalente del Nb5+ por la creación de
vacantes de rubidio. La evolución de esa estructura con la temperatura muestra como la transición de fase de la estructura ferroeléctrica a la paraeléctrica depende del contenido de Nb y que la sustitución de Ti4+ por el par (Nb5+ - Rb+) estabiliza
la fase de alta temperatura de estos materiales.
La caracterización óptica de la matriz ha mostrado que el incremento de la birrefrigencia del cristal posibilita aumentar el intervalo de doblaje de longitudes de onda que se puede efectuar con estos cristales.
La amplia ventana óptica y la eficiencia de conversión a segundo harmónico muestran que ésta es una buena matriz para albergar iones lantánidos. Estas excelentes propiedades se mantienen incluso cuando los iones lantánidos se hallan en el
cristal. Finalmente, la caracterización espectroscópica de los iones activos ha mostrado que se puede obtener una emisión eficiente por parte de los iones, Er3+ y Yb3+ alrededor de 1.5 y 1.0 um, respectivamente. En el caso del Yb3+ la banda amplia
de emisión y la elevada vida media obtenidas permiten utilizar estos cristales en aplicaciones sintonizables y subpcosegundos.
Todas estas observaciones nos llevan a concluir que son estos cristales se pueden obtener un nuevo material autodoblador de frecuencia.