СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИК–ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (Y1-xYbx)3Al5O12 ПРИ ЛАЗЕРНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

Исследованы люминесцентные свойства твердых растворов (Y1-xYbx)3Al5O12 при лазерном возбуждении. Получены спектры ИК-люми несценции при возбуждении лазерным излучением с длиной волны 0,94 мкм. Проведен анализ спектров люминесценции для твердых растворов с различной концентрацией ионов иттербия в составе и установлены зависимости интенсивности люминесценции от активаторного состава. Установлено, что в диапазоне концентраций ионов иттербия в составе (0,03 £ x £ 0,09) происходит значительное увеличение интенсивности люминесценции в области 1032 нм и достигает максимума. При дальнейшем увеличении концентрации ионов иттербия в диапазоне (0,09 £ x £ 0,115) наблюдается уменьшение интенсивности люминесценции. Уменьшение интенсивности люминесценции вызвано действием мультипольных и миграционных взаимодействий между ионами иттербия, а также тем, что при повышенных концентрациях возрастает вероятность рекомбинации энергии между ионами иттербия и различными тушащими центрами. Установлено, что изменение концентрации ионов иттербия оказывает также сильное влияние на кинетические характеристики ИК-люминесценции твердых растворов (Y1-xYbx)3Al5O12. При увеличении концентрации активатора до 0,03 мольных долей постоянная времени послесвечения t монотонно увеличивается с 1040 до 1120 мкс. При дальнейшем увеличении содержания активатора в составе твердого раствора t монотонно уменьшается и при концентрации активатора, равной 0,15 мольных долей, составляет 744 мкс. Для твердых растворов (Y1-xYbx)3Al5O12 с максимальной интенсивностью ИК-люминесценции в полосе 1032 мкм постоянная затухания составляет примерно 794 мкс.

1. Манаширов, О. Я. Влияние чистоты исходных веществ на интенсивность люминесценции эрбия в антистоксовых люминофорах / О. Я. Манаширов, Н. И. Смирдова, Н. П. Ефрюшина, Н. С. Полуэктов // Высокочистые вещества. – 1988. – № 3. – С. 198—201.

2. Geller, S. Crystal chemistry of the garnets / S. Geller // Z. Kristallographic. – 1967. – V. 125. – N 1 – 6. – Р. 1—47.

3. Зимина, Г. В. Синтез и исследование алюмоиттриевых гранатов, легированных неодимом и иттербием / Г. В. Зимина, А. В. Новоселов, И. Н. Смирнова, Ф. М. Спиридонов, Г. Я. Пушкина, Л. Н. Комиссарова // Журн. неорган. химии. – 2010. – Т. 55, № 12. – C. 1945—1948.

4. Манаширов, О. Я. Синтез и исследование ИК-люминес цен ции твердых растворов (Y1-xYbx)2O3 при лазерном возбуждении / О. Я. Манаширов, В. А. Воробьев, Б. М. Синельников, Е. М. Зверева // Вестн. СевКавГТУ. – 2011. – № 8. – С. 14—24.

5. Чугунова, М. М. Люминесцентные свойства прозрачных керамик Y3Al5O12 : Yb / М. М. Чугунова, И. А. Каменских, В. В. Михайлин, С. А. Усенко // Оптика и спектроскопия. – 2010. – Т. 109, № 6. – С. 925—957.

6. Esmaeilzadeh, M. Experimental study on temperature dependence of absorption and emission properties of Yb : YAG crystal as a disk laser medium / M. Esmaeilzadeh, H. Roohbakhsh, A. Ghaedzadeh // World Acad. of Sci., Eng. and Technol. – 2012. – V. – 63. – P. 436—439.

7. Schmitt, R. L. Design and performance of a high-repetition-rate single-frequency Yb : YAG microlaser / R. L. Schmitt, Binh T. Do // Proc. of SPIE. – 2008. – V. 6871. – P. 39—48

8. Niklas, A. Disclosure of defects in YAG crystals by the thermoluminescence method / A. Niklas // Appl. Phys. – 1984. – V. 35. – P. 249—253

9. Taira, T. Modeling of quasi−three−level lasers and operation of cw Yb : YAG lasers / T. Taira, W. M. Tulloch, R. L. Byer // Appl. Optics. – 1997. – V. 36, N 9. – P. 1867—1874

10. van Pieterson, L. Charge transfer luminescence of Yb3+ / L. van Pieterson, M. Heeroma, E. de Heer, A. Meijerink // J. of Luminescence. – 2000. – V. 91. – P. 177—193.

11. Laversenne, L. Optimization of spectroscopic properties of Yb3+-doped refractory sesquioxides: cubic Y2O3, Lu2O3 and monoclinic Gd2O3 / L. Laversenne, Y. Guyot, C. Coutaudier // Optical Mater. – 2001. – V. 16. – P. 475—483.

12. Dexter, D. L. A theory of sensitized luminescent in solids / D. L. Dexter // J. Chem. Phys. – 1953. – V. 21, N 5. – P. 836—850.

13. Dexter, D. L. Theory of concentration quenching in inorganic phosphors / D. L. Dextrer, L. Shulman // J. Chem. Phys. – 1954. – V. 22, N 6. – P. 1064—1070.

14. Полуэктов, Н. С. Определение микроколичеств лантаноидов по люминесценции кристаллофосфоров / Н. С. Полуэктов, Н. П. Ефрюшина, С. А. Гава. – Киев : Наукова думка, 1976. – 212 с.

15. Boulon, G. Why so deep research on Yb3+-doped optical inorganic materials? / G. Boulon // J. Alloys and Compounds. – 2008. – V. 452. – P. 1—11.

16. Yoshikawa, A. Growth and spectroscopic analysis of Yb3+-doped Y3Al5O12 fiber single crystals / A. Yoshikawa, G. Boulon, L. Laversenne // J. Appl. Phys. – 2003. – V. 94. – Р. 5479—5488.

17. Bensalah, A. Spectroscopic properties of Yb3+ : LuLiF4 crystal growth by the Gzochralski method for laser applications and evaluation of quenching processes: a comparison with Yb3+ : LuLiF4 / A. Bensalah, Y. Guyot, A. Brenier // J. Alloys and Compounds. – 2004. – V. 380. – P. 15—26.

18. Zhang, L. Evaluation of spectroscopic properties of Yb3+ in tetraphosphate glass / L. Zhang, H. Hu // J. Non−Cryst. Solids. – 2001. – V. 292. – P. 108—114.

19. Boulon, G. Radiactive and non-radiactive energy transfers in Yb3+-doped sesquioxide and garnet laser crystals from combinatorial approach based on gradient concentration fibers / G. Boulon, L. Laversenne, C. Goutaudier // J. Luminescence. – 2003. – V. 102 – 103. – P. 417—425.

20. DeLoach, L. D. Evaluation of absorption and emission properties of Yb3+ doped crystals for laser applications / L. D. DeLoach, S. A. Payne, L. L. Chase // JEEE J. Quantum Electronics. – 1993. – V. 29, N 4. – P. 1179—1191.