Рост кристалла и анализ интенсивностей f – f-переходов ионов празеодима в иттрий-алюминиевом ортоборате

  • Максим Петрович Демеш Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь
  • Константин Николаевич Горбаченя Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь
  • Виктор Эдвардович Кисель Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь
  • Елена Александровна Волкова Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия
  • Виктор Викторович Мальцев Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия
  • Елизавета Владимировна Копорулина Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия
  • Алексей Александрович Корниенко Витебский государственный технологический университет, пр. Московский, 72, 210038, г. Витебск, Беларусь
  • Елена Брониславовна Дунина Витебский государственный технологический университет, пр. Московский, 72, 210038, г. Витебск, Беларусь
  • Николай Васильевич Кулешов Витебский государственный технологический университет, пр. Московский, 72, 210038, г. Витебск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2022-1-4-13

Аннотация

Кристалл иттрий-алюминиевого бората YAl3(BO3)4, активированный ионами Pr3+, выращен методом кристаллизации из раствора в расплаве. Размер полученного образца составил 20 × 10 × 10 мм. Коэффициент распределения иона-активатора изменяется от 0,6 до 0,8, что приводит к средней концентрации ионов Pr3+ 1,1 ⋅ 1020 см–3. Спектры поглощения из основного состояния 3Н4 зарегистрированы в поляризованном свете. Кристалл обладает выраженной анизотропией поглощения. С использованием модифицированной теории Джадда – Офельта определены интенсивности переходов с поглощением и испусканием, а также коэффициенты ветвления люминесценции и время жизни метастабильных уровней 3Р0 и 1D2.

Биографии авторов

Максим Петрович Демеш, Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник научно-исследовательского центра оптических материалов и технологий приборостроительного факультета

Константин Николаевич Горбаченя, Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь

кандидат физикоматематических наук, доцент; старший научный сотрудник научно-исследовательского центра оптических материалов и технологий приборостроительного факультета

Виктор Эдвардович Кисель, Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, 220013, г. Минск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; заведующий научно-исследовательским центром оптических материалов и технологий приборостроительного факультета

Елена Александровна Волкова, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия

кандидат химических наук, доцент; доцент кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета

Виктор Викторович Мальцев, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия

доктор химических наук; старший научный сотрудник кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета

Елизавета Владимировна Копорулина, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, 1, 119991, г. Москва, Россия

кандидат геологоминералогических наук, доцент; доцент кафедры кристаллографии и кристаллохимии геологического факультета

Алексей Александрович Корниенко, Витебский государственный технологический университет, пр. Московский, 72, 210038, г. Витебск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры информационных систем и автоматизации производства факультета информационных технологий и робототехники

Елена Брониславовна Дунина, Витебский государственный технологический университет, пр. Московский, 72, 210038, г. Витебск, Беларусь

кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры информационных систем и автоматизации производства факультета информационных технологий и робототехники

Николай Васильевич Кулешов, Витебский государственный технологический университет, пр. Московский, 72, 210038, г. Витебск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой лазерной техники и технологии приборостроительного факультета

Литература

  1. Kränkel C, Marzahl D-T, Moglia F, Huber G, Metz PW. Out of the blue: semiconductor laser pumped visible rare-earth doped lasers. Laser & Photonics Reviews. 2016;10(4):548–568. DOI: 10.1002/lpor.201500290.
  2. Metz PW, Reichert F, Moglia F, Müller S, Marzahl D-T, Kränkel C, et al. High-power red, orange, and green Pr3+ : LiYF4 lasers. Optics Letters. 2014;39(11):3193–3196. DOI: 10.1364/OL.39.003193.
  3. Tanaka H, Fujita S, Kannari F. High-power visibly emitting Pr3+ : YLF laser end pumped by single-emitter or fiber-coupled GaN blue laser diodes. Applied Optics. 2018;57(21):5923–5928. DOI: 10.1364/AO.57.005923.
  4. Saiyu Luo, Xigun Yan, Qin Cui, Bin Xu, Huiying Xu, Zhiping Cai. Power scaling of blue-diode-pumped Pr : YLF lasers at 523.0, 604.1, 606.9, 639.4, 697.8 and 720.9 nm. Optics Communications. 2016;380:357–360. DOI: 10.1016/j.optcom.2016.06.026.
  5. Fibrich M, Jelínková H, Šulc J, Nejezchleb K, Škoda V. Visible cw laser emission of GaN-diode pumped Pr : YAlO3 crystal. Applied Physics B: Lasers and Optics. 2009;97(2):363. DOI: 10.1007/s00340-009-3679-5.
  6. Reichert F, Marzahl D-T, Metz P, Fechner M, Hansen N-O, Huber G. Efficient laser operation of Pr3+, Mg2+ : SrAl12O19. Optics Letters. 2012;37(23):4889–4891. DOI: 10.1364/OL.37.004889.
  7. Dorenbos P. The 5d level positions of the trivalent lanthanides in inorganic compounds. Journal of Luminescence. 2000;91(3/4):155–176. DOI: 10.1016/S0022-2313(00)00229-5.
  8. Malyukin YuV, Zhmurin PN, Borysov RS, Roth M, Leonyuk NI. Spectroscopic and luminescent characteristics of PrAl3(BO3)4 crystals. Optics Communications. 2002;201(4/6):355–361. DOI: 10.1016/S0030-4018(01)01681-9.
  9. Cavalli E, Leonyuk NI. Comparative investigation on the emission properties of RAl3(BO3)4 (R = Pr, Eu, Tb, Dy, Tm, Yb) crystals with the huntite structure. Crystals. 2019;9(1):44. DOI: 10.3390/cryst9010044.
  10. Bartl MH, Gatterer K, Cavalli E, Speghini A, Bettinelli M. Growth, optical spectroscopy and crystal field investigation of YAl3(BO3)4 single crystals doped with tripositive praseodymium. Spectrochimica Acta A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2001;57(10):1981–1990. DOI: 10.1016/S1386-1425(01)00484-X.
  11. Boultif A, Louër D. Powder pattern indexing with the dichotomy method. Journal of Applied Crystallography. 2004;37(part 5):724–731. DOI: 10.1107/S0021889804014876.
  12. Shannon RD, Prewitt CT. Effective ionic radii in oxides and fluorides. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials. 1969;B25(part 5):925–946. DOI: 10.1107/S0567740869003220.
  13. Kornienko AA, Kaminskii AA, Dunina EB. Dependence of the line strength of f – f transitions on the manifold energy. II. Analysis of Pr3+ in KPrP4O12. Physica, Status, Solidi B: Basic Solid State Physics. 1990;157(1):267–273. DOI: 10.1002/pssb.2221570127.
  14. Jaque D, Ramirez MO, Bausá LE, García Solé J, Cavalli E, Speghini A, et al. Nd3+ → Yb3+ energy transfer in the YAl3(BO3)4 nonlinear laser crystal. Physical Review B: Covering Condensed Matter and Materials Physics. 2003;68(24):035118. DOI: 10.1103/PhysRevB.68.035118.
  15. van Dijk JMF, Schuurmans MFH. On the nonradiative and radiative decay rates and a modified exponential energy gap law for 4f – 4f transitions in rare-earth ions. The Journal of Chemical Physics. 1983;78(9):5317. DOI: 10.1063/1.445485.
  16. de Mello Donega C, Meijernik A, Blasse G. Non-radiative relaxation processes of the Pr3+ ion. Journal of Applied Spectroscopy. 1995;62(4):664–670. DOI: 10.1007/BF02606515.
Опубликован
2022-02-03
Ключевые слова: кристаллизация из раствора в расплаве, редкоземельные алюминиевые бораты, празеодим, поглощение, интенсивности переходов
Поддерживающие организации Исследования проведены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-29-12091 мк).
Как цитировать
Демеш, М. П., Горбаченя, К. Н., Кисель, В. Э., Волкова, Е. А., Мальцев, В. В., Копорулина, Е. В., Корниенко, А. А., Дунина, Е. Б., & Кулешов, Н. В. (2022). Рост кристалла и анализ интенсивностей f – f-переходов ионов празеодима в иттрий-алюминиевом ортоборате. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 4-13. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2022-1-4-13
Выпуск
№ 1 (2022): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Оптика и спектроскопия

Copyright (c) 2022 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).