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 ⁴S_3/2 -> ⁴I_15/2 at 540 nm and ⁴I_13/2 → ⁴I_15/2 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 ⁴S_3/2 -> ⁴I_15/2 bei 540 nm und ⁴I_13/2->⁴I_15/2 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.