Paweł BORTNOWSKI1, Anna JUSZA1,2, Krzysztof ANDERS1,2,3, Paweł MERGO4,
Ryszard PIRAMIDOWICZ1,2,3
1Politechnika Warszawska, Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa
2LightHouse Sp. z o.o., Stefczyka 34, 20-151 Lublin
3VIGO Photonics S.A., Poznańska 129/133, 05-850 Ożarów Mazowiecki
4Pracownia Technologii Światłowodów, Instytut Nauk Chemicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie, pl. M. Curie-Skłodowskiej 2, 20-031 Lublin
Od wielu lat obserwuje się zapotrzebowanie na kompaktowe i zoptymalizowane kosztowo koherentne źródła światła na zakres krótkofalowy. Mnogość zastosowań we współczesnej nauce i przemyśle stymuluje ich dynamiczny rozwój. Na szczególną uwagę zasługują dwie grupy urządzeń – lasery półprzewodnikowe i lasery ciała stałego w postaci objętościowej lub światłowodowej. Te ostatnie są uważane za jedne z najbardziej interesujących z powodu znakomitych właściwości geometrycznych wiązki, wysokiej mocy wyjściowej, wydajnego, pasywnego mechanizmu odprowadzania ciepła i kompaktowych rozmiarów. Pomimo, że technologia ich wytwarzania jest rozwijana od wielu dekad wydaje się, że wciąż ich potencjał rozwojowy ciągle nie jest wyczerpany, co szczególnie dotyczy nietypowych zakresów spektralnych (UV-VIS i MIR).
Celem niniejszej pracy jest analiza porównawcza właściwości luminescencyjnych niskofononowych szkieł ZBLAN i nanokryształów YF3 domieszkowanych jonami tulu w zakresie UV-IR. Jon tulu charakteryzuje się prostą i dobrze rozdzieloną strukturą energetyczną z wieloma poziomami metastabilnymi umożliwiającymi emisję i akcję laserową w zakresie od UV (280 nm), widzialnym (450, 510 i 650 nm), podczerwonym (810 nm, 1480 nm, 2 μm, 2,3 μm) jak również w bardzo interesującym zakresie średniej podczerwieni – 3,8 μm. Domieszka w postaci iterbu pozwala na uzyskanie dodatkowego kanału pobudzania jonów w tulu za pomocą mechanizmów konwersji energii, wykorzystując wydajne i tanie źródła laserowe (978 nm).
Pomiary i analiza charakterystyk absorpcji, wzbudzania i emisji obserwowanej przy pobudzaniu bezpośrednim oraz z mechanizmem konwersji stanu wzbudzonego, wraz z dynamikami fluorescencji poziomów metastabilnych umożliwiają uzyskanie pełnego i porównawczego obrazu spektroskopowego systemów domieszkowanych jonami tulu. Analiza ta jest dobrym punktem startowym do modelowania i symulacji właściwości laserowych i wydajności różnych schematów pobudzania.
Badania były finansowane ze środków Politechniki Warszawskiej w ramach Programu Inicjatywa Doskonałości – Uczelnia Badawcza – Young PW (CPR-IDUB/51/Z01/024)