DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-1-1-8


УДК535.37, 535.33

СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА СТЕКОЛ НА ОСНОВЕ СОСТАВА 35Bi2O3-40PbO-25Ga2O3, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Клинков В. А., Семенча А. В., Асеев В. А., Сударь Н. Т.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: : Клинков В.А., Семенча А.В., Асеев В.А., Сударь Н.Т. Спектрально-люминесцентные свойства стекол на основе состава 35Bi2O3-40PbO-25Ga2O3, активированных ионами редкоземельных элементов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 1. С. 1–8. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-1-1-8

Аннотация

Выполнены исследования стекол на основе оксидов тяжелых металлов Bi2O3и PbO. Рассматривается возможность их использования в апконверсионных датчиках температуры, основанных на измерении отношения пиков люминесценции ионов Er3+в области 500–700 нм. Объектом исследования был состав стекла 35Bi2O3-40PbO-25Ga2O3 (мол.%), также были синтезированы образцы стекла, активированные ионами Er3+ и соактивированные ионами Yb3+и Nd3+. С целью получения спектров апконверсионной люминесценции активированных стекол в области 500–700 нм синтез был проведен в тиглях из кварцевого стекла, в отличие от классически применяемых для синтеза стекол данного класса тиглей из платины. Использование кварцевого тигля позволило расширить рабочий спектральный диапазон стекол в видимой области. Измерены спектры поглощения в видимом и инфракрасном диапазонах, проведена оценка содержания OHгрупп в стекле на основе коэффициента поглощения в области 3 мкм. Полученное значение коэффициента поглощения существенно меньше, чем для целого ряда оксидных многокомпонентных стекол. Спектры люминесценции регистрировались при возбуждении титан-сапфировым лазером с длиной волны 975 нм. Предложен механизм, описывающий природу пиков люминесценции с максимумами около 531, 552 и 665 нм. Для образца стекла, содержащего ионы Er3+и Yb3+,  наблюдалось увеличение интенсивности полосы в красной области спектра относительно полос с максимумами около 531, 552 нм, что было объяснено переносом энергии возбуждения от ионов Yb3+ионам Er3+. Полученные результаты указывают на принципиальную возможность использования в качестве чувствительного элемента для оптических люминесцентных датчиков температуры стекол исследованного состава при проведении синтеза в кварцевом тигле.


Ключевые слова: люминесцентные свойства, редкоземельные ионы, спектры поглощения, стекла на основе оксидов тяжелых металлов, активированные стекла, спектральные свойства, перенос энергии возбуждения, иттербий, неодим

Список литературы
 1.      Arunkumar S., Marimuthu K. Spectroscopic properties of Er3+ doped bismuth lead telluroborate glasses for 1.53 μm optical amplifiers // Journal of Alloys and Compounds. 2015. V. 627. P. 54–68. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.12.016
2.      Cai M., Wei T., Zhou B., Tian Y., Zhou J., Xu S., Zhang J. Analysis of energy transfer process based emission spectra of erbium doped germanate glasses for mid-infrared laser materials // Journal of Alloys and Compounds. 2015. V. 626. P. 165–172. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.11.077
3.      Mori A., Sakamoto T., Shikano K., Kobayashi K., Hoshino K., Shimizu M. Gain flattened Er3+-doped tellurite fibre amplifier for WDM signals in the 1581-1616 nm wavelength region // Electronics Letters. 2000. V. 36. N 7. P. 621–622. doi: 10.1049/el:20000504
4.      Manzani D., da Silveira Petruci J.F., Nigoghossian K., Cardoso A.A., Ribeiro S.J.L. A portable luminescent thermometer based on green upconversion emission of Er3+/Yb3+ co-doped tellurite glass // Scientific Reports. 2017. V. 7. Art. 41596. doi: 10.1038/srep41596
5.      Lunter S.G., Fyodorov Yu.K. Development of erbium laser glasses // Proc. F. Simp. Light Materials, Laser Technology Material for Optic Telecommun. 1994. V. 2. P. 327–333.
6.      Leon-Luis S.F., Rodriguez-Mendoza U.R., Haro-Gonzalez P., Martin I.R., Lavin V. Role of the host matrix on the thermal sensitivity of the Er3+ luminescence in optical temperature sensors // Sensors and Actuators B. 2012. V. 174. P. 176–186. doi: 10.1016/j.snb.2012.08.019
7.      Kityk I.V., Wasylak J., Kucharski J., Dorosz,D. PbO-Bi2O3-Ga2O3 -BaO-Dy3+ glasses for IR luminescence // Journal of Non-Crystalline Solids. 2002. V. 297. N 2-3. P. 285–289. doi: 10.1016/S0022-3093(01)00930-9
8.      Gong H., Yang D., Zhao D., Pun E.Y.B., Lin H. Upconversion color tenability and white light generation in Tm3+/Ho3+/Yb3+ doped aluminum germanate glasses // Optical Materials. 2010. V. 32. N 4. P. 554–559. doi: 10.1016/j.optmat.2009.11.013
9.      Yang Y., Zhang M., Yang Z., Fu Z. Violet and visible up-conversion emission in Yb3+/Ho3+ co-doped germanium borate glasses // Journal of Luminescence. 2010. V. 130. N 10. P. 1711–1716. doi: 10.1016/j.jlumin.2010.03.037
10.   Miguel A., Morea R., Arriandiaga M.A., Hernandez M., Ferrer F.J. et al. Structural, optical, and spectroscopic properties of Er3+-doped TeO2-ZnO-ZnF2 glass-ceramics // Journal of the European Ceramic Society. 2014. V. 34. N 15. P. 3959–3968. doi: 10.1016/j.jeurceramsoc.2014.05.001
11.   Lezal D., Pedlikova J., Kostka P., Bludska J., Poulain M., Zavadil J. Heavy metal oxide glasses: preparation and physical properties // Journal of Non-Crystalline Solids. 2001. V. 284. N 1-3. P. 288–295. doi: 10.1016/S0022-3093(01)00425-2
12.   Ragin T., Zmojda J., Kochanowicz M., Miluski P., Jelen P., Sitarz M., Dorosz D. Enhanced mid-infrared 2.7 μm luminescence in low hydroxide bismuth-germanate glass and optical fiber co-doped with Er3 +/Yb3 + ions // Journal of Non-Crystalline Solids. 2017. V. 457. P. 169–174. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2016.12.001
13.   Tian Y., Xu R., Hu L., Zhang J. 2.7 μm fluorescence radiative dynamics and energy transfer between Er3+ and Tm3+ ions in fluoride glass under 800 nm and 980 nm excitation // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2012. V. 113. N 1. P. 87–95. doi: 10.1016/j.jqsrt.2011.09.016
14.   Wang P.F., Li W.N., Peng B., Lu M. Effect of dehydration techniques on the fluorescence spectral features and OH absorption of heavy metals containing fluoride tellurite glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2012. V. 358. N 4.
P. 788–793. doi: 10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.029
15.   Huang F., Ma Y., Liu L., Hu L., Chen D. Enhanced 2.7 μm emission of Er3+-doped low hydroxyl fluoroaluminate-tellurite glass // Journal of Luminescence. 2015. V. 158. P. 81–85.doi: 10.1016/j.jlumin.2014.09.031
16.   Massera J., Haldeman A., Jackson J., Rivero-Baleine C., Petit L., Richardson K. Processing of tellurite-based glass with low OH content // Journal of the American Ceramic Society. V. 94. N 1. P. 130–136. doi: 10.1111/j.1551-2916.2010.04031.x
17.   Bocharova T.V., Vlasova A.N., Karapetyan G.O., Maslennikova O.N., Sirotkin S.A., Tagil'tseva N.O. Influence of small additives of rare-earth elements on the structure of fluorophosphate glasses // Glass Physics and Chemistry. 2010. V. 36. N 3. P. 286–293. doi: 10.1134/S108765961003003X
18.   Klinkov V.A., Semencha A.V., Tsimerman E.A. Advanced materials for fiber communication systems // Lecture Notes in Computer Science. 2017. V. 10531. P. 184–195. doi: 10.1007/978-3-319-67380-6_17
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика