Spectroscopic investigations of the Er3+ fluorescence transitions at 540 nm and 1.5 µm in fluoride phosphate and phosphate glasses

Abstract

Fluoride phosphate glasses with different phosphate contents and metaphosphate glasses, both with different Er3+ concentrations of 3 to 10 ∙ 1019 cm-3, were prepared. The lifetimes and the intensities of the fluorescence transitions 4S3/2 -> 4I15/2 at 540 nm and 4I13/2 → 4I15/2 at 1.5 µm have been studied as a function of phosphate content and Er3+ concentration. The results have been discussed by considering the rates of radiative decay, multiphonon relaxation, cross relaxation and energy transfer to hydroxyl groups. Furthermore, laser action of some fluoride phosphate glasses via krypton ion laset pumping was achieved. Es wurden Fluorid-Phosphatgläser mit unterschiedlichem Phosphatgehalt und Metaphosphatgläser erschmolzen. Beide Glassysteme wurden dabei mit unterschiedlichen Er3+-Konzentrationen von 3 bis 10 • 1019 cm-3 dotiert. Von den hergestellten Gläsern wurden die Lebenszeiten und Intensitäten der Fluoreszenzübergänge 4S3/2 -> 4I15/2 bei 540 nm und 4I13/2->4I15/2 bei 1,5 µm als Funktion des Phosphatgehaltes und der Er3+-Konzentration untersucht. Die Ergebnisse wurden unter Berücksichtigung der Raten von Emission, Multiphononrelaxation, Crossrelaxation und Energieübertragung zu Hydroxylgruppen diskutiert. Außerdem konnte mit einem Kryptonionen-Laser als Pumpquelle bei einigen Fluorid-Phosphatgläsern eine Laseraktivität erzielt werden.