Fabrication and characteristics of laser ceramics with broad emission bandwidth

摘要

Сообщается о синтезе лазерных керамик на основе Re3+:Y2O3 (Re3+=Nd3+, Yb3+, Ho3+) с широкой полосой люминесценции, реализуемой благодаря введению изо- и гетеровалентных ионов Lu3+, Zr4+, Hf4+. Нанопорошки приготавливались по двум подходам, в которых введение примесных ионов осуществлялось путём механического смешивания необходимых компонентов (первый подход) либо непосредственно в процессе лазерного испарения твердой мишени сложного химического состава (второй подход). Показано, что наилучшими характеристиками обладают керамики, синтезированные по второму подходу. Светопропускание Ho:Y2O3–ZrO2, Nd:Y2O3–HfO2 и (Yb:LuxY1-x)2O3–ZrO2 керамик достигает, соответственно 82.1, 79.8 и 80.6% на длине волны 1.06 µм. В керамиках с добавками циркония и гафния имеет место уширение полос излучения на лазерных переходах ионов неодима с 10 до 37 нм и ионов иттербия до 75 нм. Показано, что эффективное время жизни уровня 4F3/2 иона Nd3+ уменьшается на 5-6 % при введении в оксид иттрия 12 мол. % ZrO2 и увеличивается на ~15% при добавке 10 мол.% HfO2.