Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi (SIPM, CAS) Şanghay Optik ve Hassas Makineler Enstitüsü, İleri Lazer ve Optoelektronik Fonksiyonel Malzemeler Bölümü'nden Hu Lili'nin araştırma grubu, sarı ışık lazer malzemesi olarak Dy3+ katkılı kuvars camının kullanımına dayanan yeni bir şema önerdi. "Görünür dalga boylarında Dy katkılı silika camlarda ışın kaynaklı kararma" başlıklı çalışması Amerikan Seramik Derneği Dergisi'nde yayımlandı.
Şu anda, Dy3+ katkılı malzemelerden elde edilen sarı lazer ışığı, Bose-Einstein yoğunlaşması ve fotokoagülasyon terapisi alanlarında önemli potansiyel uygulamalara sahiptir. Florürlü fiber matrisler, düşük fonon dağılımları nedeniyle görünür kazançlı fiberlerin ana malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır. Ancak, florürlü optik fiberlerin zayıf kimyasal kararlılığı ve mekanik özellikleri ve hazırlama maliyetini ve zorluğunu önemli ölçüde artıran zorlu hazırlama koşulları gibi sınırlamaları vardır. Buna karşılık, kuvars cam matrisi, mükemmel fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri ve iyi optik performansı avantajları nedeniyle hızla gelişmiş ve Dy3+ iyonlarının sarı lazer çıktısını başarıyla gerçekleştirmiştir. Ancak, Dy3+- katkılı kuvars fiberler, çıkış gücünün daha fazla iyileştirilmesini sınırlayan mavi ışığın uyarılması altında foton kararması sorununa sahiptir. Bu nedenle, foton kararmasının nasıl engelleneceği, görünür ışık lazerleri alanında önemli bir bilimsel sorun haline gelmiştir.
Araştırma ekibi, foton kararmasına direnmek için Dy3+- katkılı kuvars cam için yeni bir çözüm öneriyor. P/Al oranını artırarak, şema, cam matrisi içinden Dy iyon değerlenmesi ve Al-OHC gibi kusurların oluşumunu engelliyor ve böylece ışınlama kaynaklı emilim kaybını önemli ölçüde azaltıyor. Kuvars camında, Al, nadir toprak iyonları için yaygın olarak kullanılan bir dağıtıcıdır ve nadir toprak iyonlarının dağılımını ve çözünürlüğünü iyileştirebilir. Ancak, kuvars camındaki Al3+'ün değerlik durumu ile matris Si arasındaki uyumsuzluk nedeniyle, belirli miktarda enerji (mavi ışık, ultraviyole ışınlama) emdikten sonra boşluk merkezi Al-OHC gibi kusurlar kolayca üretilir. P'nin tanıtılması, Al ile değerlik dengeli ve kararlı [PAlO4] yapısal grupları oluşturabilir, bu da Al ile ilgili kusurların oluşumunu engeller ve böylece Dy katkılı kuvars camının ışık kararma direncini iyileştirir. Bu çalışma, görünür fiber lazerler için temel malzeme ve yöntem desteği sağlar.
Araştırma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı ve diğer programlar tarafından desteklendi.
Şekil 1. Yükseltilmiş P/Al oranı, kuvars camındaki ışınlama kaynaklı kusurları bastırır
