Vidros a base de óxido de telúrio para dispositivos fotônicos

Abstract

Foram estudados vidros à base de óxido de telúrio (TeO2) no sistema (60-x)TeO2-(x)YO2-10Nb2O5-10K2O-10Li2O (Y=Ge or Sn). A amostra de composição molar 60TeO2-10GeO2-10Nb2O5-10K2O-10Li2O apresentou alta estabilidade térmica frente à cristalização, alto índice de refração e boa qualidade óptica. Essa composição foi dopada com os íons Er3+, Yb3+, Tm3+ e co-dopada com os Yb3+/Tm3+ e Nd3+/Tm3+. Foi realizado o estudo espectroscópico dos vidros contendo os íons terras raras. Algumas propriedades espectroscópicas do título trivalente Tm3+ na matriz vítrea de telurito foram estudadas. A excitação em 360nm destas amostras vítreas produziu uma única emissão em 450nm que corresponde à transição 1D2 → 3F4. A excitação em 655nm apresentou duas bandas de emissão: uma centrada em 450nm que foi atribuída à transição 1D2 → 3F4, que é realizada através do processo de conversão ascendente de energia por absorção de 2 fótons e uma segunda centrada em 790nm que foi atribuída à transição 1H4 → 3H6 e ocorre por absorção de um único fóton. A excitação em 1064nm originou a emissão no azul atribuída à transição 1G4 → 3H6. Foram determinados através da teoria de Judd-Ofelt parâmetros físicos como força de oscilador, razão de ramificação entre os níveis do Tm3+ e tempo de vida radiativo. Foi estudado o efeito da conversão ascendente de energia do infravermelho para o visível ao redor de 480nm em amostras vítreas monodopadas com Yb3+ sobre excitação de 1,064μm. O mecanismo responsável pela conversão ascendente de energia do sinal azul foi a luminescência cooperativa resultante da interação entre dois íons Yb3+. Efeitos térmicos foram investigados no intervalo de 23 ºC à 260 ºC. Observou-se um aumento na emissão de quatro vezes com o aumento da temperatura. A conversão ascendente do infravermelho para o azul...

Glasses in the system (60-x)TeO2-(x)YO2-10Nb2O5-10K2O-10Li2O (Y=Ge or Sn) have been prepared. The glass composition 60TeO2-10GeO2-10Nb2O5- 10K2O-10Li2O presented high stability against devitrification, high refractive index and good optical quality. This composition have been doped with Er3+, Yb3+,Tm3+ and co-doped with Yb3+/Tm3+ and Nd3+/Tm3+ ions, spectroscopic properties of doped glasses were studied. The absorption spectrum was obtained and theoretical radiative parameters were determined using the Judd-Ofelt theory in Tm3+-doped glasses. Excitation at 360 nm originates a band emission at 450 nm attributed to decay from level 1D2 of the Tm3+ ion. Excitation at 655 nm originates frequency up-converted emission at 450 nm (1D2→3F4) and emission at 790 nm (3H4→3H6). The radiative lifetimes of levels 1D2 and 3H4 were measured. Blue luminescence emission around 480 nm through cooperative upconversion from pairs of Yb3+ ions doped in glasses tellurite glasses and excited by a laser at 1064 nm was demonstrated. Cooperative luminescence emission enhancement owing to the temperature dependent multiphononassisted anti-Stokes excitation process of the ytterbium ions was also observed. Efficient energy up-conversion of radiation at 1064 nm into blue, red and near infrared emission in Yb3+/Tm3+ co-doped glasses was studied. Intense blue up-conversion luminescence at 485 nm corresponding to the Tm3+ 1G4→3H6 transition was observed. The experimental results also revealed an enhancement in the up-conversion efficiency when the sample was heated from room temperature to 235 oC. The energy up-conversion excitation mechanism for thulium emitting levels is assigned to multiphonon-assisted anti-Stokes excitation of the ytterbium sensitizer followed by multiphonon-assisted sequential energy-transfer processes. Near-infrared-to-blue up-conversion from thulium (Tm3+) doped tellurite glasses was also studied...(Complete abstract click electronic access below)