Впервые получена оптическая керамика на основе LuAG, одновременно солегированная ионами Yb3+ и Er3+. Исследованы оптические, спектрально-люминесцентные и кинетические характеристики керамики составов Y2,82Yb0,15Er0,03Al5O12 (YAG 5-Yb, 1-Er) и Lu2,82Yb0,15Er0,03Al5O12 (LuAG 5-Yb, 1-Er). Показано, что при возбуждении люминесценции на длине волны 940 нм в керамиках YAG 5-Yb, 1-Er и LuAG 5-Yb, 1-Er происходит эффективная передача энергии возбуждающего излучения от ионов Yb3+ к ионам Er3+.
Определены энергетические переходы, играющие основную роль в процессах стоксовой и антистоксовой люминесценции керамики составов YAG 5-Yb, 1-Er и LuAG 5-Yb, изображена схема этих переходов. Обнаружено взаимное изменение интенсивности антистоксовых люминесцентных полос, обусловленных переходами
2H11/2 ? 4I15/2 (525 нм) и 4S3/2 ? 4I15/2 (546 нм), в зависимости от мощности возбуждающего излучения. Продемонстрирована возможность использования керамик YAG 5-Yb, 1-Er и LuAG 5-Yb, 1-Er в качестве материала для оптической термометрии.
Дмитрий Сергеевич Вакалов – канд. физ.-мат. наук, зав. сектором физико-химических методов исследования и анализа научно-исследовательской лаборатории технологии перспективных материалов и лазерных сред научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Ирина Сергеевна Чикулина – ст. науч. сотрудник департамента науки, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Станислав Николаевич Кичук – ведущий инженер научно-исследовательской лаборатории керамики и технохимии научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Дмитрий Павлович Бедраков – инженер научно-лабораторного комплекса чистых зон, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
Инна Валерьевна Кичук – студент 2-го курса магистратуры кафедры экспериментальной физики, Физико-технический факультет, Северо-Кавказский федеральный университет (СКФУ), Ставрополь, Россия
1. Lukin E. S., Makarov N. A., Kozlov A. I., et al. Oxide ceramics of the new generation and areas of application // Glass Ceram. 2008. V. 65, No. 9–10. P. 348 – 352.
2. Bakunov V. S., Lukin E. S. Special characteristics of the technology of high-density technical ceramics. Chemical methods for obtaining the initial powders // Glass Ceram. 2008. V. 65, No. 1–2. P. 33 – 37.
3. Nikova M. S., Tarala V. A., Malyavin F. F., et al. Sintering and microstructure evolution of Er1.5Y1.5-xScx+yAl5-yO12 garnet ceramics with scandium in dodecahedral and octahedral sites // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42, No. 5. P. 2464 – 2477.
4. Nikova M. S., Tarala V. A., Kravtsov A. A., et al. Stable garnets in the Er2O3–Sc2O3–Al2O3 oxide system for optical ceramics application // Ceram. Int. 2022. V. 48, No. 24. P. 36739 – 36747.
5. Zhu H., Tang D., Duan Y., et al. Laser operation of diode-pumped Er,Yb co-doped YAG ceramics at 1.6 ?m. // Opt. Express. 2013. V. 21, No. 22. P. 26955 – 26961.
6. Fei B., Chen W., Guo W., et al. Optical properties and laser oscillation of Yb3+, Er3+ co-doped Y3Al5O12 transparent ceramics // J. Alloys Compd. 2015. V. 636. P. 171 – 175.
7. Vorona I. O. Yavetskiy R. P., Dobrotvorskaya M. V., et al. 1532 nm sensitized luminescence and up-conversion in Yb,Er:YAG transparent ceramics // Opt. Mater. (Amst). 2018. V. 77. P. 221 – 225.
8. Yang H., Zhang J., Luo D., et al. Novel transparent ceramics for solid-state lasers // High Power Laser Sci. Eng. 2013. V. 1, No. 3–4. P. 138 – 147.
9. Chen X., Wu Y., Wei N., et al. Fabrication and spectroscopic properties of Yb/Er:YAG and Yb, Er:YAG transparent ceramics by co-precipitation synthesis route // J. Lumin. 2017. V. 188. P. 533 – 540.
10. Hosta?a J., Ne?ina V., Uhl??ov? T., Biasini V. Effect of rare earth ions doping on the thermal properties of YAG transparent ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39, No. 1. P. 53 – 58.
11. Zhou J., Zhang W., Huang T., et al. Optical properties of Er,Yb co-doped YAG transparent ceramics // Ceram. Int. 2011. V. 37, No. 2. P. 513 – 519.
12. Min L., Shiwei W., Jian Z., et al. Preparation and upconversion luminescence of Y3Al5O12?: Yb3+, Er3+ transparent ceramics // J. Rare Earths. 2006. V. 24, No. 6. P. 732 – 735.
13. Beil K., Fredrich-Thornton S. T., Tellkamp F., et al. Thermal and laser properties of Yb:LuAG for kW thin disk lasers // Opt. Express. 2010. V. 18, No. 20. P. 20712.
14. Beil K., Fredrich-Thornton S. T., Peters R., et al. Yb - doped thin-disk laser materials: a comparison between Yb:LuAG and Yb:YAG // Advanced Solid-State Photonics. Washington, D.C.: OSA, 2009. P. WB28.
15. Liu J., Wu T., Li R., et al. A cost-effective way of sintering Ce3+:YAG based ceramic phosphors for high power/high brightness phosphor-converted solid state light sources // Phys. B Condens. Matter. 2022. V. 643. P. 414124.
16. Zhou M., Chen H., Zhang X., Tang B. Phase composition, microstructure, and microwave dielectric properties of non-stoichiometric yttrium aluminum garnet ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2022. V. 42, No. 2. P. 472 – 477.
17. Tang F., Wang W., Yuan X., et al. Dependence of optical and thermal properties on concentration and temperature for Yb:YAG laser ceramics // J. Alloys Compd. 2014. V. 593. P. 123 – 127.
18. Babajanyan V. G., Kostanyan R. B., Muzhikyan P. H., Petrosyan A. G. Absorption and photoluminescence of YAG:Er3+, YAG:Ce3+, and YAG:Er3++Ce3+ crystals // J. Contemp. Phys. (Armenian Acad. Sci.) 2011. V. 46, No. 2. P. 54 – 57.
19. Sobczyk M. Temperature-dependent luminescence and temperature-stimulated NIR-to-VIS up-conversion in Nd3+-dopedLa2O3–Na2O–ZnO–TeO2 glasses // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2013. V. 119. P. 128 – 136.
20. Bao R., Yu L., Ye L., et al. Compact and sensitive Er3+/Yb3+ co-doped YAG single crystal optical fiber thermometry based on up-conversion luminescence // Sensors Actuators A Phys. 2018. V. 269. P. 182 – 187.
21. Manzani D., Petruci J. F. da S., Nigoghossian K., et al. A portable luminescent thermometer based on green up-conversion emission of Er3+/Yb3+ co-doped tellurite glass // Sci. Rep. 2017. V. 7, No. 1. P. 41596.
22. Drami?anin M. D., Anti? ?., ?ulubrk S., et al. Self-referenced luminescence thermometry with Sm3+ doped TiO2 nanoparticles // Nanotechnology. 2014. V. 25, No. 48. P. 485501.
23. Chang M., Song Y., Chen J., et al. Multisite luminescence and photocatalytic properties of TiO2:Sm3+ and TiO2:Sm3+ @ TiO2/TiO2:Sm3+ @SiO2 luminescent enhancement materials // J. Alloys Compd. 2017. V. 725. P. 724 – 738.
24. Singh A. K., Singh S. K., Gupta B. K., et al. Probing a highly efficient dual mode: down–upconversion luminescence and temperature sensing performance of rare-earth oxide phosphors // Dalt. Trans. 2013. V. 42, No. 4. P. 1065 – 1072.
25. Shi L., Zhang H., Li C., Su Q. Eu3+ doped Sr2CeO4 phosphors for thermometry: single-color or two-color fluorescence based temperature characterization // RSC Adv. 2011. V. 1, No. 2. P. 298.
26. Miyata K., Konno Y., Nakanishi T., et al. Chameleon luminophore for sensing temperatures: control of metal?to?metal and energy back transfer in lanthanide coordination polymers // Angew. Chemie Int. Ed. 2013. V. 52, No. 25. P. 6413 – 6416.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2024.07.pp.018-028
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
