CПЕКТРАЛЬНЫЕ И ЛЮМИНЕCЦЕНТНЫЕ CВОЙСТВА АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ ЭРБИЯ CТЕКОЛ НА ОСНОВЕ 98MgCaSrBaYAl₂F₁₄-2Ва(РО₃)₂

Клинков В.а., Асеев В.А. Cпектральные и люминеcцентные cвойства активированных ионами эрбия cтекол на основе 98MgCaSrBaYaL₂F₁₄-2Ва(РО₃)₂ // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 2. С. 222–228. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-2-222-228

Исследованы спектральные и люминесцентные свойства стекол состава 98MgCaSrBaYAl₂F₁₄-2Ва(РО₃)₂ с содержанием ErF₃ 0; 0,1; 0,5 и 1,0 мол. %. Образцы стекол получены методом высокотемпературного синтеза в атмосфере аргона. Установлено, что матрица фторалюминатного стеклаобладает широкой областью спектральной прозрачности от 0,2 до 6,7 мкм, что свидетельствует о большой практической значимости исследуемого стеклообразногосоставав качестве материала для устройств оптоэлектроники. По спектрам инфракрасного пропускания идентифицированы полосы поглощения, обусловленные наличием гидроксильных и фосфатных группировок, максимумы которых расположены около 3,0 и 4,7 мкм соответственно. Установлено, что фторалюминатная стеклообразная матрица содержит относительно мало примесей ОН-групп.Для активированных ионами эрбия образцов, при возбуждении с длиной волны 487 нм, получены спектры люминесценции в области 500–900 нм. Природа данных полос объяснена на основе упрощенной энергетической диаграммы иона эрбия в стеклообразной матрице. Проанализированы концентрационные зависимости интегральных интенсивностей полос люминесценции, установлено, что максимальным значением обладает образец, содержащий 0,1 мол. % ErF₃, а наиболее подвержен влиянию концентрационного тушения излучательный переход ²H_11/2→⁴I_15/2.

1. Пржевуский А.К., Никоноров Н.В. Конденсированные лазерные среды. Курс лекций. СПб: СПбГУ ИТМО, 2009.
2. Henderson-Sapir O. Development of Dual-Wavelength Pumped Mid-Infrared Fibre Lase. PhD Thesis, University of Adelaide, 2015.
3. Rasool S.N. et al. Spectroscopic properties of Er3+-doped phosphate based glasses for broadband 1.54 μm emission // Journal of Molecular Structure. 2017. V. 1130. P. 837–843. doi: 10.1016/j.molstruc.2016.10.090
4. Joshi P., Shen S., Jha A. Er 3+-doped boro-tellurite glass for optical amplification in the 1530-1580 nm // Journal of Applied Physics. 2008. V. 103. N 8. P. 083543.doi: 10.1063/1.2908873
5. Som T., Karmakar B. Nephelauxetic effect of low phonon antimony oxide glass in absorption and photoluminescence of rare-earth ions // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2011. V. 79. N 5. P. 1766–1782. doi: 10.1016/j.saa.2011.05.054
6. Karaksina E.V., Shiryaev V.S., Kotereva T.V., Velmuzhov A.P., Ketkova L.A., Snopatin G.E. Preparation of high-purity Pr3+ doped Ge–As–Se–In–I glasses for active mid-infrared optics // Journal of Luminescence. 2016. V. 177. P. 275–279. doi: 10.1016/j.jlumin.2016.05.005
7. Tang Z. et al. Mid-infrared photoluminescence in small-core fiber of praseodymium-ion doped selenide-based chalcogenide glass // Optical Materials Express. 2015. V. 5. N 4. P. 870–886. doi: 10.1364/ome.5.000870
8. Huang F., Liu X., Hu L., Chen D. Spectroscopic properties and energy transfer parameters of Er 3+-doped fluorozirconate and oxyfluoroaluminate glasses // Scientific Reports. 2014. V. 4. P. 5053. doi: 10.1038/srep05053
9. Ehrt D. Phosphate and fluoride phosphate optical glasses–properties, structure and applications // Physics and Chemistry of Glasses-European Journal of Glass Science and Technology Part B. 2015. V. 56. N 6. P. 217–234. doi: 10.13036/17533562.56.6.217
10. Wade S.A. Temperature Measurement using Rare Earth Doped Fibre Fluorescence. PhD Thesis, Victoria University, 1999.
11. Rai V.K., Rai A. Temperature sensing behavior of Eu 3+ doped tellurite and calibo glasses // Applied Physics B. 2007. V. 86. N 2. P. 333–335. doi: 10.1007/s00340-006-2445-1
12. Mizuno S. et al. Spectroscopic properties of Er doped and Er, Nd codoped fluoride glasses under simulated sunlight illumination // Optical Materials. 2011. V. 33. N 12. P. 1958–1963.
13. Lan Y., Mei B., Li W., Xiong F., Song J. Preparation and scintillation properties of Eu2+: CaF2 scintillation ceramics // Journal of Luminescence. 2018. V. 208. P. 183–187. doi: 10.1016/j.jlumin.2018.12.047
14. Бочарова Т.В. и др. Радиационные явления в микронеоднородных структурах фторалюминатных стеклообразных материалов // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 2. С. 349–354.
15. Зайцева С.В., Асеев В.А., Колобкова Е.В., Никоноров Н.В.Спектрально-люминесцентные свойства фторофосфатных стекол, активированных иттербием и эрбием // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 4 (92). С. 62–68.
16. Алексеев Н.Е., Изынеев А.А., Кравченко В.Б., Рудницкий Ю.П.Влияние концентрационного тушения и воды на энергетические характеристики стекол, активированных неодимом // Квантовая электроника. 1974. Т. 1. № 9. С. 2002–2008.
17. Асеев В.А., Жукова М.Н., Никоноров Н.В., Пржевуский А.К., Федоров Ю.К., Федорова Е.М. Влияние ОН-групп на спектрально-люминесцентные свойства высококонцентри­рованныхиттербий-эрбиевых стекол // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2006. № 34. С. 60–67.
18. Ragin T., Zmojda J., Kochanowicz M. et al. Energy transfer mechanisms in heavy metal oxide glasses doped with lanthanide ions // Proc. SPIE. 2016. V. 10031. doi: 10.1117/12.2247810
19. 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
20. Ragin T., Zmojda J., Kochanowicz M. et al. 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
21. Catunda T., Nunes L.A.O., Florez A. et al. Spectroscopic properties and upconversion mechanisms in Er 3+-doped fluoroindate glasses // Physical Review B. 1996. V. 53. N 10. P. 6065–6070. doi: 10.1103/physrevb.53.6065
22. Lai B., Feng L., Wang J., Su Q. Optical transition and upconversion luminescence in Er3+ doped and Er3+–Yb3+ co-doped fluorophosphate glasses // Optical Materials. 2010. V. 32. N 9. P. 1154–1160. doi: 10.1016/j.optmat.2010.03.023
23. Babu P., Seo H.J., Kesavulu C.R. et al. Thermal and optical properties of Er3+-doped oxyfluorotellurite glasses // Journal of Luminescence. 2009. V. 129. N 5. P. 444–448. doi: 10.1016/j.jlumin.2008.11.014
24. Goncalves A., Zanuto V.S., Flizikowski G.A.S. et al. Luminescence and upconversion processes in Er3+-doped tellurite glasses // Journal of Luminescence. 2018. V. 201. P. 110–114. doi: 10.1016/j.jlumin.2018.04.031

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License