The optical properties and local structure of trace elements in glasses

玻璃中微量元素的光学性质和局部结构

基本信息

  • 批准号:
    07405056
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Rare earth and transition metal ions as a trace element are very important roles in a solid state laser materials. The optical properties and valency state of trace element depend on the glass composition as laser matrix. In this research, the compositional dependence of optical properties of trace element doped glasses were investigated. We selected the optimum glass composition for the laser materials.1. We calculated the spontaneous emission probabilities of the particular transitions of rare earth ions in silicate, borate, and phosphate glasses on the basis of the Judd-Ofelt theory.(1) The results reveal that the transitions ^3F_<3/2>*^4I_<11/2> of Nd^<3+>, ^6F_<11/2> * ^6H_<15/2> of Dy^<3+>, ^4S_<3/2> * ^4I_<15/2> of Er^<3+>, and ^2F_<5/2> * ^2F_<7/2> of Yb^<3+> in oxide glasses show possibility for the solid state laser materials.(2) The matrix effect of K_2O-Ga_2O_3-Ta_2O_5 glass provides the high spontaneous emission probabilities of the transition, which are affected by the <||U^<(2)>||>^2, for Dy^<3+> and Yb^<3+> ions.2. The compositional dependences of the valency state of Cu and Cr ions in oxide glasses were inverstigated.(1) We concluded optimum glass composition for Cu^+ doped tunable glass laser materials is 10Na_2O・80B_2O_3・10Al_2O_3 because Cu^+ ion was chemically stabilized by matrix effect of alumina.(2) We concluded glass systems suitable for Cr^<4+> doped tunable glass laser materials is Al_2O_3 and Ga_2O_3 based glasses because the superoxide ion radical (O_2^-) and the peroxy bonding (-0-0) oxidize Cr^<3+> to Cr^<4+> in the aluminate and gallate glasses.3. We concluded glass composition suitable for Ce^<3+> doped glass laser materials for short wavelength light source is AlF_3 based glasses with high transmission in ultraviolet region.
稀土和过渡金属离子作为一种微量元素,在固体激光材料中起着非常重要的作用。激光基质玻璃的组成决定了微量元素的光学性质和价态。在这项研究中,微量元素掺杂的玻璃的光学性质的组成依赖性进行了研究。选择了最佳的玻璃成分作为激光材料.本文根据Judd-Ofelt理论计算了稀土离子在硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐玻璃中的自发辐射几率。(1)结果表明,Nd^<3+>的^3F_<3/2>*^4I_<11/2>,Dy^<3 +>的^6F_<11/2> * ^6H_<15/2>,Er^<3+>的^4S_<3/2> * ^4I_<15/2>,氧化物玻璃中Yb^<3+离子的~ 2F_(5/2)~*~ 2F_(7/2)显示了作为固体激光材料的可能性。(2)K_2 O-Ga_2 O_3-Ta_2O_5系统玻璃的基体效应提供了高的自发辐射几率。||U^<2>||>^2,对于Dy^<3+>和Yb^<3+>离子。研究了氧化物玻璃中Cu和Cr离子的价态与组成的关系。(1)由于氧化铝的基体效应使Cu ^+离子化学稳定,因此,掺Cu^+可调谐玻璃激光材料的最佳玻璃组成为10Na_2O·80B_2O_3·10Al_2O_3。(2)由于铝酸盐和镓酸盐玻璃中的超氧阴离子自由基(O_2^-)和过氧键(-0-0)将Cr^<3+>氧化为Cr^<4+>,因此认为适合于Cr^<4 +>掺杂可调谐玻璃激光材料的玻璃体系是Al_2O_3和Ga_2O_3基玻璃.得出了适合于短波长激光光源用Ce^3+掺杂玻璃材料的玻璃组成为在紫外区具有高透过率的AlF_3基玻璃。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Takebe、Y.Nageno、K.Morinaga: "Compositional Dependence of Judd-Ofelt Parameters in Silicate,Borate,and Phosphate Glasses" Journal of the American Ceramic Society. 78. 1161-1168 (1995)
H.Takebe、Y.Nageno、K.Morinaga:“硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐玻璃中 Judd-Ofelt 参数的成分依赖性”美国陶瓷学会杂志 78。1161-1168 (1995)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Murata、M.Torisaka、H.Takebe、K.Morinaga: "Compositional dependence of the valency state of Cr ions in oxide glasses" Journal of Non-Crystalline Solids. 220. 136-146 (1997)
T.Murata、M.Torisaka、H.Takebe、K.Morinaga:“氧化物玻璃中 Cr 离子价态的成分依赖性”非晶固体杂志 220. 136-146 (1997)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Takebe, T.Murata, H.Nishida, D.W.Hewak, K.Morinaga: "Compositional Dependence of Optical Properties of Nd^<3+> in Gallate Glasses" Jounal of the Ceramic Society of Japan. 104. 243-246 (1996)
H.Takebe、T.Murata、H.Nishida、D.W.Hewak、K.Morinaga:“没食子玻璃中 Nd^<3> 光学性质的成分依赖性”日本陶瓷学会会刊。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Fujino, H.Ijiri, H.Shimizu, K.Morinaga: "Measurement of Multi-Component Glasses in the Wide Range for Fiber Drawing" J.Japan Inst.Matals. 62. 106-110 (1998)
S.Fujino、H.Ijiri、H.Shimizu、K.Morinaga:“光纤拉制中多组分玻璃的宽范围测量”J.Japan Inst.Matals。
  • DOI:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Sakamoto,H.Takebe,K.Morinaga,A.N.Cormack: "Local Structure in the Vicinity of Nd^<3+> Ions in Alkali Silicate Glasses" Proceeding of the 6th Tohwa University International Symposium on Frontier Nanostructured Ceramics. 213-218 (1996)
N.Sakamoto,H.Takebe,K.Morinaga,A.N.Cormack:“碱硅酸盐玻璃中 Nd^<3> 离子附近的局域结构”第六届东和大学前沿纳米结构陶瓷国际研讨会论文集。
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    1999
  • 资助金额:
    $ 5.89万
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  • 资助金额:
    $ 5.89万
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    1987
  • 资助金额:
    $ 5.89万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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