Исследованы спектрально-люминесцентные свойства цинкофосфатных стекол в системе ZnO–P2O5 (PZ), допированных 0,25…1,00 мол. % Er2O3. Показано, что увеличение содержания Er2O3 в составе синтезированных стекол приводит к росту интенсивности полосы люминесценции с максимумом на длине волны ~1537 нм. Оценены значения феноменологических параметров интенсивности ?t (t = 2, 4, 6) Джадда–Офельта, на основе которых рассчитаны вероятности радиационных переходов, коэффициенты ветвления, сечения стимулированного излучения и радиационные времена жизни возбужденного состояния. Полученные результаты демонстрируют перспективность использования исследуемого материала в качестве светоизлучающей среды ближнего ИК-диапазона.
Максим Павлович Ветчинников – ассистент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, факультет технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Вениамин Александрович Дурыманов – стажер-исследователь, кафедра теоретической и вычислительной физики, физический факультет, Южный федеральный университет (ЮФУ), Ростов-на-Дону, Россия
Василий Валерьевич Срабионян – кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра теоретической и вычислительной физики, физический факультет, Южный федеральный университет (ЮФУ), Ростов-на-Дону, Россия
Дарья Сергеевна Рубаник – аспирант, кафедра теоретической и вычислительной физики, физический факультет, Южный федеральный университет (ЮФУ), Ростов-на-Дону, Россия
Леон Александрович Авакян – профессор, кафедра теоретической и вычислительной физики, физический факультет, Южный федеральный университет (ЮФУ), Ростов-на-Дону, Россия
Георгий Юрьевич Шахгильдян – доцент, кафедра химической технологии стекла и ситаллов, факультет технологии неорганических веществ и высокотемпературных материалов, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Владимир Николаевич Сигаев – заведующий кафедрой химической технологии стекла и ситаллов, руководитель лаборатории оптической памяти на стекле, Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Лусеген Арменакович Бугаев – заведующий кафедрой теоретической и вычислительной физики, физический факультет, Южный федеральный университет (ЮФУ), Ростов-на-Дону, Россия
1. Scheife H., Huber G., Heumann E., et al. Advances in up-conversion lasers based on Er3+ and Pr3+ // Optical Materials. 2004. V. 26, No. 4. P. 365 – 374.
2. Naftaly M., Batchelor C., Jha A. Pr3+-doped fluoride glass for a 589 nm fibre laser // J. Lumin. 2000. V. 91, No. 3. P. 133 – 138.
3. Shakhgildyan G. Y., Ziyatdinova M. Z., Vetchinnikov M. P., et al. Thermally-induced precipitation of gold nanoparticles in phosphate glass: effect on the optical properties of Er3+ ions // Journal of Non-Crystalline Solids. 2020. V. 550. P. 120408.
4. Koepke C., Wisniewski K., Sikorski L., et al. Upconverted luminescence under 800 nm laser diode excitation in Nd3+-activated fluoroaluminate glass // Opt. Mater. 2006. V. 28, No. 1–2. P. 129 – 136.
5. Shakhgil’dyan G. Y., Ziyatdinova M. Z., Kovgar V. V., et al. Effect of gold nanoparticles on the spectral luminescence properties of Eu 3+-doped phosphate glass // Glass and Ceramics. 2019. V. 76. P. 121 – 125.
6. Matsuura D. Red, green, and blue upconversion luminescence of trivalent-rare-earth ion-doped Y2O3 nanocrystals // Appl. Phys. Lett. 2002. V. 81, No. 24. P. 4526 – 4528.
7. Cheng Y., Sun K. Green, blue, red, near-infrared up-conversion luminescence of Yb3+/Er3+/Tm3+ co-doped YVO4 nanoparticles // J. Nanoparticle Res. 2018. V. 20, No. 6. P. 168.
8. Zha C., Osvath P., Launikonis A., et al. Efficient monochromatic red, green, and blue up-converted luminescence from Yb3+-doped micro-phosphors co-doped with Er3+ or Tm3+ ions // J. Alloys Compd. 2014. V. 603. P. 136 – 143.
9. Chen H., Liu Y. H., Zhou Y. F., et al. Spectroscopic properties of Er3+-doped tellurite glass for 1.55 ?m optical amplifier // J. Alloys Compd. 2005. V. 397, No. 1–2. P. 286 – 290.
10. Xu S., Yang Z., Dai S., et al. Effect of Bi2O3 on spectroscopic properties of Er3+-doped lead oxyfluorosilicate glasses for broadband optical amplifiers // J. Non. Cryst. Solids. 2004. V. 347, No. 1 – 3. P. 197 – 203.
11. Snitzer E., Woodcock R. F., Segre J. Phosphate glass Er3+ laser // IEEE J. Quantum Electron. 1968. V. 4, No. 5. P. 360.
12. Yan L., Lee C. H. Thermal effects in end-pumped Nd:phosphate glasses // J. Appl. Phys. 1994. V. 75, No. 3. P. 1286 – 1292.
13. Dong J., Bass M., Walters C. Temperature-dependent stimulated-emission cross section and concentration quenching in Nd3+-doped phosphate glasses // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. V. 21, No. 2. P. 454.
14. James P. F. Glass ceramics: new compositions and uses // J. Non. Cryst. Solids. 1995. V. 181, No. 1–2. P. 1 – 15.
15. Brow R. K. Review: the structure of simple phosphate glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2000. V. 263–264. P. 1 – 28.
16. Belharouak I., Parent C., Tanguy B., et al. Silver aggregates in photoluminescent phosphate glasses of the Ag2O–ZnO–P2O5’ system // J. Non. Cryst. Solids. 1999. V. 244, No. 2. P. 649 – 656.
17. Vetchinnikov M. P., Srabionyan V. V., Zinina E. M., et al. Local atomic structure and optical properties of zinc-phosphate glasses single-doped with Ag, Au, Rb, Nd and Er // J. Non. Cryst. Solids. 2024. V. 646, No. 646. P. 123250.
18. Judd B. R. Optical absorption intensities of rare-earth ions // Phys. Rev. 1962. V. 127, No. 3. P. 750 – 761.
19. Jacobs R., Weber M. Dependence of the 4F3/2?? 4I11/2 Induced-emission cross section for Nd3+ on glass composition // IEEE J. Quantum Electron. 1976. V. 12, No. 2. P. 102 – 111.
20. Weber M. J. Probabilities for radiative and nonradiative decay of Er3+ in LaF3 // Phys. Rev. 1967. V. 157, No. 2. P. 262 – 272.
21. Payne S. A., Chase L. L., Smith L. K., et al. Infrared cross-section measurements for crystals doped with Er3+, Tm3+, and Ho3+ // IEEE J. Quantum Electron. 1992. V. 28, No. 11. P. 2619 – 2630.
22. Arunkumar S., Marimuthu K. Concentration effect of Sm3+ ions in B2O3–PbO–PbF2–Bi2O3–ZnO glasses – Structural and luminescence investigations // J. Alloys Compd. 2013. V. 565. P. 104 – 114.
23. Carnall W. T., Fields P. R., Rajnak K. Electronic energy levels of the trivalent lanthanide aquo ions. I. Pr3+, Nd3+, Pm3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+ // J. Chem. Phys. 1968. V. 49, No. 10. P. 4424 – 4442.
24. Kumar G. A., Martinez A., De La Rosa E. Stimulated emission and radiative properties of Nd3+ ions in barium fluorophosphate glass containing sulphate // J. Lumin. 2002. V. 99, No. 2. P. 141 – 148.
25. Fortes L. M., Santos L. F., Clara Gon?alves M., et al. Er3+ ion dispersion in tellurium oxychloride glasses // Opt. Mater. 2007. V. 29, No. 5. P. 503 – 509.
26. Tanabe S., Ohyagi T., Soga N., et al. Compositional dependence of Judd–Ofelt parameters of Er3+ ions in alkali-metal borate glasses // Phys. Rev. B. 1992. V. 46, No. 6. P. 3305 – 3310.
27. Qiao X., Fan X., Wang J., et al. Judd–Ofelt analysis and luminescence behavior of Er3+ ions in glass ceramics containing SrF2 nanocrystals // J. Appl. Phys. 2006. V. 99, No. 7. P. 074302.
28. Heo J., Shin Y. B., Jang J. N. Spectroscopic analysis of Tm3+ in PbO–Bi2O3–Ga2O3 glass // Appl. Opt. 1995. V. 34, No. 21. P. 4284 – 4289.
29. Sardar D. K., Gruber J. B., Zandi B., et al. Judd–Ofelt analysis of the Er3+(4f11) absorption intensities in phosphate glass: Er3+, Yb3+ // J. Appl. Phys. 2003. V. 93, No. 4. P. 2041 – 2046.
30. Venkata Rao K., Ratnakaram Y. C., Seshadri M., et al. Optical and luminescence studies of Pr3 + and Er3+ doped different phosphate glasses // Phys. B: Condensed. Mater. 2010. V. 405. P. 2297 – 2304.
31. Mandal P., Aditya S., Ghosh S. Optimization of rare earth (Er3+) doping level in lead zinc phosphate glass through Judd–-Ofelt analysis // Mater. Chem. Phys. 2020. V. 246. P. 122802.
32. Lachheba R., Herrmann A., Assadi A. A. Judd–Ofelt analysis and experimental spectroscopic study of erbium doped phosphate glasses // J. Lumin. 2018. V. 201. P. 245 – 254.
33. Carnall W., Crosswhite H., Crosswhite H. M. Energy level structure and transition probabilities in the spectra of the trivalent lanthanides in LaF3 // Argonne, IL (United States), IL (United States). 1978. V. 1.
34. Abril M., M?ndez-Ramos J., Martin I. R., et al. Optical properties of Nd3+ ions in oxyfluoride glasses and glass ceramics comparing different preparation methods // J. Appl. Phys. 2004. V. 95, No. 10. P. 5271 – 5279.
35. Ramprasad P., Basavapoornima Ch., Kesavulu C. R., et al. Spectroscopic properties of Er3+-doped barium phosphate glasses for optical gain media // Results Opt. 2023. V. 12. P. 100489.
36. Babu P., Seo H. J., Kesavulu C. R., et al. Thermal and optical properties of Er3+-doped oxyfluorotellurite glasses // J. Lumin. 2009. V. 129, No. 5. P. 444 – 448.
37. Goncalves A., Zanuto V. S., Flizikowski G. A. S., et al. Luminescence and upconversion processes in Er3+-doped tellurite glasses // J. Lumin. 2018. V. 201. P. 110 – 114.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2025.07.pp.003-012
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
