Espectroscopia óptica de vidros fluoretos altamente dopados com Er+3.

Abstract

Devido à necessidade da construção de dispositivos integrados (por exemplo micro laser e inversor óptico), estudos espectroscópicos em amostras altamente dopadas são necessários. Entretanto, o procedimento de se utilizar amostras com alta concentração traz consigo o problema da supressão da luminescência, devido a processos de transferência de energia mais intensos. Portanto, neste trabalho, estudamos os processos de transferência de energia que diminuem a luminescência na região do infravermelho utilizando amostras vítreas à base de fluoreto (fluoroindato e fluorozircoaluminato), dopados com Er+3 em concentrações que variam de 0.1 a 20 mol%Er. Obtivemos parâmetros de transferência de energia através de um modelo para os níveis do Er+3 (sistema de equações diferenciais), microparâmetros de transferência de energia e probabilidades de decaimento radiativo, entre outros. Identificamos dois mecanismos de depolução da região do infravermelho, a migração de energia e a conversão ascendente, e dois mecanismos de população dos níveis 4S3/2 e 4F9/2, a absorção do estado excitado e a conversão ascendente por transferência de energia. A análise dos resultados indicou que a conversão ascendente por transferência de energia é o principal mecanismo de população dos níveis 4S3/2 e 4F9/2

Given the need of integrated devices, as microchip laser and optical inverter, for instance, spectroscopic studies on samples with large ion doping concentrations are necessary. However, the use of highly doped samples brings with it the problem of luminescence quenching due to intense energy transfer processes. Therefore, in the present work we studied the energy transfer processes that diminish the infrared luminescence in two fluoride glass compositions (fluoroindate and fluorozircoaluminate) doped with Er+3 in the range of 0.1 to 20% molar. For that, we obtained energy transfer parameters using rate equations formalism for Er+3 energy levels. We also obtained the microscopic parameters of energy transfer, and radiative decay rates, among others. Two mechanisms of depopulation of level 4I11/2 were identified, energy migration and up conversion. Similarly the mechanisms responsible for the population of levels 4S3/2 and 4F9/2, were identified as excited state absorption and energy transfer up conversion. The results analysis indicates that the energy transfer up conversion is the major mechanism for the population of levels 4S3/2 and 4F9/2.