Erbium spectral-luminescent characteristics in bromide-fluoride photo-thermo-refractive glasses

Abstract

АннотацияПредмет исследования. Исследованы спектрально-люминесцентные характеристики ионов эрбия в бромиднофторидных фото-термо-рефрактивных стеклах с концентрацией оксида эрбия 0,1 мол.% и иттербия 1-2 мол.%. Спектроскопические параметры, такие как сечения вынужденного излучения ионов эрбия на длине волны 1,5 мкм, эффективность переноса энергии с ионов иттербия на ионы эрбия и квантовый выход, рассчитаны на основе измеренных спектров поглощения в данных стеклах. Спектры усиления/потерь ионов эрбия в инфракрасном диапазоне рассчитаны для разных значений инверсии населенности. Методы. Бромидно-фторидные фото-термо-рефрактивные стекла синтезированы в электрической печи при температуре 1480 °С в течение 5 ч на воздухе. Для определения спектроскопических параметров интенсивности использована теория Джадда-Офельта. Спектры усиления получены с помощью теории МакКамбера. Основные результаты. Установлено, что сечение вынужденного излучения ионов эрбия на длине волны 1,5 мкм является типичным для эрбия в силикатных стеклах. Квантовый выход излучения на той же длине волны достигал 95 %, а эффективность переноса энергии составила 86 %. Коэффициент усиления имел положительное значение, когда параметр инверсии населенности был более 0,5. Практическая значимость. Бромидно-фторидные фото-термо-рефрактивные стекла, активированные ионами эрбия и иттербия, имеют сопоставимые спектрально-люминесцентные характеристики с коммерческими лазерными силикатными стеклами. Кроме того, в них возможна запись высокоэффективных брэгговских решеток. Таким образом, эти стекла могут быть перспективными для создания на их основе лазеров с распределенной обратной связью, которые имеют сверхузкие линии генерации. Ключевые слова бромидно-фторидное фото-термо-рефрактивное стекло, иттербий, эрбий, лазер с распределенной обратной связью