ガラス中の希土類イオンの多段階励起過程の予測と設計

玻璃中稀土离子多步激发过程的预测与设计

基本信息

批准号：
09750740
负责人：
曽我公平
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

アップコンバージョンは、希土類イオンの励起準位における多段階多光子吸収による波長変換過程として注目を集め、短波長レーザーへの応用が期待されている。これまでに報告されてきたアップコンバージョン過程の研究例の多くは、励起波長として単一の波長を想定しているが、二種の異なる波長の励起光を用いることにより、単一波長の場合よりも遥かに高い発光効率を得られる可能性がある。本研究では、希土類イオンをドープしたZBLANフッ化物ガラスにおいて、ガラス中の希土類イオンの多段階励起過程について、特に二波長励起に注目して、レート方程式と発光測定により検討を行った。レート方程式による検討の結果、二波長励起過程を用いることにより、プラセオジウム、ネオジウム、エルビウムにおいて、それぞれ488nm 、586nm、549nmにおいて、高い発光効率を得ることができることを予測した。また、ツリウムに関して詳細に検討した結果、一般に知られている650nm単一波長励起の場合よりも685nmと630nmの二波長を用いることで約4倍の発光効率が得られ、パルス光励起における照射タイミングの制御により、さらに4桁程度の発光効率の向上が可能であることを示した。ツリウムの場合について実際に測定を行った結果、照射タイミングの変化によって、450nm発光帯と480nm発光帯の発光強度が変化し、発光強度の最適化において照射タイミングのコントロールが極めて重要であることを示した。

上转换作为一种基于稀土离子激发能级多步多光子吸收的波长转换过程而受到关注，并有望应用于短波长激光器。迄今为止报道的上转换过程的研究实例大多数都假设单一波长作为激发波长，但是通过使用两种不同波长的激发光，也可以获得更高的发光效率。在本研究中，我们利用速率方程和发光测量研究了掺杂稀土离子的 ZBLAN 氟化玻璃中稀土离子的多步激发过程，特别关注双波长激发。根据使用速率方程的研究结果，我们预测通过使用双波长激发过程，镨、钕和铒分别可以在 488 nm、586 nm 和 549 nm 处获得高发光效率。此外，对铥进行详细研究后发现，通过使用685 nm和630 nm这两个波长，发光效率比一般已知的650 nm单波长激发高约四倍，并且照射我们表明，通过控制，可以将发光效率进一步提高约四个数量级。在铥的情况下的实际测量结果表明，450nm发射带和480nm发射带的发射强度根据照射时间的变化而变化，这表明控制照射时间对于优化Ta的发射强度是极其重要的。