Область наук:

  • нанотехнології

  • Рік видавництва: 2019


    Журнал

    Фотон-експрес


    Наукова стаття на тему 'ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ властивості Bi: SnO-SiO2-GeO2 СТЕКОЛ'

    Текст наукової роботи на тему «ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ властивості Bi: SnO-SiO2-GeO2 СТЕКОЛ»

    ?ЛЮМІНЕСЦЕНТНІ властивості Bi: SnO-SiO2-GeO2 СТЕКОЛ

    1 + 1 * 2. 1 Галаган Б.І. , Денкер Б.І. , Машинский В.М. , Сверчков С.Є. , Дианов О.М

    "21

    1 Інститут загальної фізики ім .А М. Прохорова РАН, г .Москва тр волоконної оптики РА * E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    2Научний центр волоконної оптики РАН, м.Москва

    DOI 10.24411 / 2308-6920-2019-16104

    Існуючі волоконні вісмутові лазери випромінюють в спектральної області 1100- 1800 нм. У цій області знаходяться люмінесцентні смуги вісмут-містять оптичних центрів. Спектри люмінесценції та посилення цих оптичних центрів сильно залежать від складу скляній матриці. Так волоконні лазери на основі активованих вісмутом алюмосилікатних стекол випромінюють в області 1150 - 1220 нм, вісмутові фосфоросілікатние волокна в області 1270 - 1360 нм, активовані вісмутом чисто кварцові волокна в області 1380 -1540 нм [1], вісмутові германосілікатние волокна в області 1600-1800 нм [2].

    Волоконні вісмутові лазери вже знаходять практичне застосування. Проте дослідження люмінесцентних властивостей вісмуту в різних стеклах триває. Великий практичний інтерес для телекомунікаційних систем представляє пошук активованих скляних матриць люминесцирующих в діапазоні 1540-1600нм. Нещодавно в роботах [3-5] в деяких зразках SiO2-SnO і GeO2-SnO стекол була виявлена ​​широкосмугова люмінесценція в цій області. У зв'язку з цим представляло інтерес дослідити люмінесцентні властивості GeO2-SnO стекол, активованих вісмутом.

    Основні особливості оловосодержащих стекол і їх плавлення описані в [4]. У бінарної GeO2 -SnO системі крісталізаціонно-стабільні склади стекол можуть містити до 50% mol. SnO. Синтез повинен проводитися в безкисневому атмосфері, щоб перешкоджати процесу окислення SnO в SnO2 при цьому необхідно брати до уваги, що SnO є дуже сильним відновником. Так додавання вже ~ 0.1% mol. порошкоподібного Bi2O3 в GeO2 -SnO шихту призводить в результаті синтезу до появи непрозорого агломерату з включеннями металевих частинок вісмуту. Нашим завданням було синтезувати концентрационную серію активованих вісмутом SnO-GeO2 стекол з різним співвідношенням SnO / GeO2. На першому етапі роботи було необхідно підібрати прийнятну з точки зору технології концентрацію вісмуту. Експерименти показали, що прозорі зразки 50SnO-50GeO2 стекол виходять в діапазоні концентрацій вісмуту 5х1016 - 1.2х1017 cm-3. Для контрольних цілей були синтезовані також в ідентичних умов не активовані вісмутом зразки стекол 50SnO-50GeO2 і 100GeO2. Крім того для порівняння люмінесцентних властивостей був синтезований зразок Bi: GeO2 скла.

    Згідно [6] вісмутові емісійні центри утворюються в GeO2 стеклах і люмінесцирующие в області 1600 нм можуть бути порушені в діапазоні 920-960нм. У цій роботі ми для збудження люмінесценції використовували або модульоване випромінювання (955 нм) працював в безперервному режимі лазерного діода або випромінювання (955 нм) імпульсного параметричного лазера. На Рис.1 наведені приклади отриманих спектрів люмінесценції. Так максимум спектра люмінесценції активованого вісмутом GeO2 скла (крива 1) припадає на довжину хвилі 1650 нм і має полуширину ~ 210 нм., Що знаходиться у відповідності з даними [6-7]. Проведені виміри показали, що час життя люмінесценції всередині смуги не залежить від довжини хвилі і одно 565 ЦЕ. Ця величина близька до наведеної в [7] - 513 ЦЕ. Незалежність люмінесцентного часу життя від довжини хвилі реєстрації і спостережуваний експонентний характер кривих загасання люмінесценції свідчить про наявність в цьому випадку одного типу ІК-люминесцирующих центрів. Додавання SnO призводить до помітних змін в смузі люмінесценції (крива 4, зразок 20 SnO-80 GeO2 і крива 6, зразок 50 SnO-50 GeO2). Як видно з Рис.1, спектр люмінесценції зі збільшенням концентрації SnO поступово зміщується в область більш коротких довжин хвиль. У разі Bi: 50SnO-50GeO2 скла полушіріна смуги люмінесценції стає майже в два рази більше (1370 - 1750 нм). При цьому криві загасання люмінесценції також зазнають змін - вони стають неекспоненціальнимі, а час життя люмінесценції стає залежним від довжини хвилі реєстрації (див. Рис. 1), що свідчить про наявність в цих стеклах різних типів ІК-люминесцирующих центрів.

    208 №6 2019 СПЕЦВИПУСК «ФОТОН-ЕКСПРЕС-НАУКА 2019» Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    го

    -t- »" ся з

    CD

    CD Про

    с;

    CD про ся CD з

    Е

    D

    1.2

    1.0

    0.8

    0.6

    0.4

    0.2

    0.0

    Y

    6 / У 1 fy 4 '

    'В' \?

    600

    - 500

    - 400

    ся i

    а>

    300 Е ш

    - 200

    - 100

    1200

    1400

    1600

    1800

    Wavelength, nm

    Рис.1 Спектри люмінесценції (1-зразок Bi: 100GeO2, 4 зразок Bi: 20 SnO-80 GeO2, 6 зразок Bi: 50 SnO-50 GeO2) і залежно часу життя від довжини хвилі реєстрації (1 '-зразок Bi: 100GeO2, 4'зразок Bi: 20 SnO-80 GeO2, 6'- зразок Bi: 50 SnO-50 GeO2)

    висновок

    У роботі встановлено, що додавання SnO істотно розширює спектр люмінесценції Bi: GeO2 стекол і зміщує його в короткохвильову сторону, перекриваючи область ~ 1540-1600 нм, де поки не була отримана генерація в активованих вісмутом лазерних матеріалах. Лазерні підсилювачі перекривають цей діапазон представляють великий інтерес для телекомунікаційних систем наступного покоління.

    Подяки

    Робота підтримувалася РФФД грантом 17-02-00368 в частині синтезу Bi: GeO2 -SnO стекол і Програмою Президії РАН №32 в частині розробки активованих вісмутом оптичних волокон.

    література

    1. E. Dianov: Light: Science & Applications 1, 12 (2012)

    2. S. Firstov, et al, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics PP (99): 1-1 (2018)

    3. B. Denker, et al, Appl. Phys. B120, 13 (2015)

    4. A.Chernov, et al, Applied Physics B122, 243 (2016)

    5. B. I. Denker, et al, Laser Physics 28, 065 801 (2018)

    6. A.Pynenkov, et al, Quantum Electron. 43, 174 (2013)

    7. S. Firstov, et al, Optics Express, 19, 19551 (2011)

    №6 2019 СПЕЦВИПУСК «ФОТОН-ЕКСПРЕС-НАУКА 2019» Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    209


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити