книги из ГПНТБ / Маргарян, А. А. Спектроскопия активированных фторобериллатных стекол

Puc. 29. Спектр поглощения (заштрихован) п люминесценции трех­ валентного гадолиния в фторобернллатном стекле [182, 183].

и две полосы люминесценции при 32150 и 32700 см (переходы 8Р-/,, 5/, —►8S;/,). Результаты >предста'влоны яа рисунке 29. Полоса 32700 см- 1 практически исчезает при понижении температуры среды до 77°К.

Т е р б и й , Z = 65

ТЬ-Ч- ТЬ2-г

Стекла, активированные тербием, бесцветны. Ультра­ фиолетовое излучение вызывает у них зеленую люми­ несценцию. Спектр поглощения фторобернллатного стек­ ла с фтористым тербием представлен на рисунке 30.

Как видно, основные полосы поглощения лежат в коротковолновой области частот в интервале от 45000 до 26000 см-1. Надо заметить, что в этой спектральной области нет островыраженных максимумов, как это на­ блюдается для других редкоземельных ионов. Для тер­ бия в инфракрасной области (от 6000 до 4000 см-1) вы­ рисовываются острые и разрешенные максимумы при

5250, 5050 и 4450 см-1.

80

при любом, даже весьма коротковолновом, возбуждении обусловлено главным образом 'переходами с уровня 5D-t на мультиплет 7F. Проявляющиеся в спектре люми­ несценции переходы е уровня 5Бз имеют значительно меньшую интенсивность и характеризуются соответст­ венно меньшими величинами длительности люминесцен­ ции. С 'ростом концентрации тербия коротковолновая группа полос излучения ослабляется и их длительность довольно быстро падает. Величина длительности излу­ чения ТЬ,1+ для длинноволновой группы полос суще­ ственно не меняется, даже при достижении максималь­ но используемых концентраций тербия (4 мол.% TbF3). Аналогичные соотношения наблюдаются для силикат­ ных стекол [155].

В случае фторобериллатных стекол сильная полоса поглощения тербия в области короче 260 НМ может играть существенную роль для оптической накачки ис­ следуемых активных сред.

Fla рисунке 31 представлены спектры поглощения и люминесценции трехвалентного тербия в фторобе­ риллатных стеклах по данным авторов [182, 183].

81

6 А. М ар гаряи , М . М ан велян

Р и с . 31. С пектр поглощ ения (заш тр и хо ван ) и лю м инесценции тр ех ­ вален тн ого тербия в ф торобернллатном стек л е [182, 183].

В. П. Доронина, Л. А. Исупова, Т. П. Лазаренко и Л. Р. Баданова [201] также исследовали оптические свойства фторобериллатных стекол, активированных тербием. Авторы установили, что спектр люминесцен­ ции ТЬ3+ в фторобериллатных стеклах состоит из сравнительно узких полос с максимумами: 4130, 4172, 4340, 4389, 4550, 4874, 4893, 5417, 5431, 5812; 5890 А

(рис. 32).

Характер спектров люминесценции ТЬЗЬ в образцах различного состава практически не меняется, лишь при высокой концентрации фторида тербия почти исчезают полосы в области 4000—4600 А.

82

При понижении температуры (77°К) наблюдается проявление более отчетливой структуры некоторых по­ лос. Кроме того, в спектрах происходит перераспреде­ ление интенсивностей максимума в группе полос в об­ ласти 4000—4600 А.

Положение максимумов полос люминесценции ТЬ3+ в фторобериллатном стекле в основном совпадает с их положением в силикатных стеклах [156]. Сущест­ венное отличие проявляется в зеленой области, которое выражается в сдвиге максимума при 5460 А в более коротковолновую область (5431 А) при переходе от си­ ликатных к фторидным стеклам. Вместе с тем, полу­ ширина зеленой полосы во фторидных стеклах значи­ тельно меньше, чем в силикатных, что, видимо, может быть объяснено более слабым влиянием локального

83

Стекла, активированные диопрозием, слабо окраше­ ны в желтый цвет. Здесь тоже, как и для тербия, от­ сутствуют острые и выраженные максимумы поглоще­ ния. Величины максимумов полос поглощения в сред­ нем равны между собой при различных частотах спек­ тра. Спектр поглощения трехвалентного диспрозия в фторобериллатных стеклах представлен на рисунке 33.

Полосы в основном расположены в районе от 35000 до 21000 см- 1 и в длинноволновой области от 13000 до

5000 см -1.

Характерные полосы поглощения для трехвалентно­

77°К дополнительная структура в полосах поглощения не появляется. В спектре люминесценции наблюдается серия полос, расположенных в области 7000—21000см-1, любопытной особенностью которых является усложне­ ние структуры по мере перехода от коротковолновых полос к более длинноволновым. При понижении темпе­ ратуры от 77°К структура становится более отчетливой, могут быть выделены компоненты с полушириной 40— 50 с м - 1 (рис. 34) [202].

Различный характер спектров поглощения и люми­ несценции отражает различную степень размытости ниж­ них и верхних уровней. Неоднородное и температурное уширение большого числа подуровней основного состоя­ ния °Hi5/, превращает его в размытую зону с полушири­ ной 500 см-1. В результате переходы из основного состоя­ ния в более высокие приводят к появлению сплошных полос поглощения. Излучение же происходит с нижней штарковской компонентов состояния 4Fe/„. Поэтому в по­ лосах люминесценции может сохраниться структура тер­

84

1отн

дятся. Однако напомним, что в монокристаллах флюо­ рита двухвалентный диспрозий из всех лазеров непре­ рывного режима на твердом теле имеет самое низкое значение порога генерации (100 вт) [133].

8 5

Г о л ь м и й, Z = 67

Стекла, активированные гольмием, окрашены в жел­ тый. цвет. На рисунке 36 'приводится спектр поглощения фторобериллатного стекла с фтористым гольмием. Здесь по всей спектральной области от 49000 до 4000 см- 1 вырисовываются узкие и выраженные полосы по­ глощения. В ультрафиолетовой области частот наибо­ лее характерные полосы обнаружены при 41500, 35950, 34850, 29950, 28960 и 27700 с м '1.

В видимой части спектра отличаются полосы 25950, 24000, 22200, 21400, 21200, 20600, 18700, 15600 с м - 1.

В длинноволновой области спектра до 5000 см можно обнаружить полосы при 8600, 8300 и 5050 см-1. Возбуждение в голубой области спектра приводит к сильной инфракрасной люминесценции.

На рисунке 37 представлен спектр поглощения и люминесценции трехвалентного гольмия в фторобериллатной матрице по данным работ [182, 183].

Р и с . 36 . С п е к т р п о г л о щ е н и я т р е х в а л е н т н о г о г о л ь м и я в ф т о р о б е р и л -

л а т н о м с т е к л е [ 1 8 6 ] .

86

Рис. 37. Спектр поглощения (заштрихован) и люминесценции трех­ валентного гольмия в фторобернллатном стекле [182, 183].

Спектроскопические данные, касающиеся двух­ валентного гольмия в фторобернллатном стекле, пока ■в литературе не освещены.

Стекла, активированные фтористым эрбием, окра­ шены в розовый цвет. Спектр поглощения представлен на рисунке 38. Спектр поглощения состоит из большого

Рис. 38. Спектр поглощения трехвалентиою эрбия в фтороберпллатном стекле [186].

87

числа узких полос, расположенных в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. На неко­ торых максимумах наблюдаются намеки тонкой струк­ туры спектра. Основные выраженные полосы поглоще­ ния эрбия в фторобериллатном стекле обнаружены при частотах 43520, 41150, 39200, 36400, 28100, 27500, 26600; 26400, 24700, 22300, 20600, 19200, 18500, 15350; 12350; :10150,6600,6450 см--1.

На рисунке 39 представлен спектр поглощения и люминесценции трехшалентного эрбия в фторобериллатной основе по данным работ [182, 183].

Рис. 39. Спектр поглощения (заштрихован) и люминесценции трех­ валентного эрбия в фторобериллатном стекле [182, 183].

Тулий является единственным редкоземельным эле­ ментом, на котором получено вынужденное излучение,

как в трехвалентном (SrF„ : Tu3+), так и в двухва­ лентном состояниях (CaF2 : Tu2+). Спектр поглощения трехвалентного тулия в фторобериллатном стекле при­ водится на рисунке 40. В спектре наблюдаются следу­ ющие полосы: 5950, 8050, 12420, 12700, 14520, 15100, 21200, 21600, 28000, 35150, 36600, 38400 с м '1.

88

Рис. 40. Спектр поглощения трехвалеитного тулия в фторобёриллатном Стекле [185, 186].

Ыа рисунке 41 приведен общий спектр люминесцен­ ций тулия в фторобериллатном стекле при возбужде­ нии в 28000 см-1. Чувствительность разных ФЭУ меж­ ду собой не приведена. Схема термов представлена на рисунке 42. Возбуждение в более коротковолновой ультрафиолетовой области осуществить не удалось изза слабости полос поглощения и недостаточной мощно-

Рпс. 41. Нормированный спектр люминесценции трехвалентного тулия в фторобериллатном стекле [185].

89