Механизмы переноса энергии между ионами тулия в кристаллах вольфраматов и молибдатов

Abstract

Исследованы процессы переноса энергии между ионами тулия в кристаллах Tm : KY(WO4)2, Tm : KLu(WO4)2 и Tm:NaBi(MoO4)2. Спектры поглощения и люминесценции, зарегистрированные при комнатной температуре, использовались для определения микропараметров миграции энергии между возбужденными состояниями 3H4 и 3F4 ионов тулия по теории Ферстера – Декстера. В результате анализа кинетик затухания люминесценции 3H4 → 3F4 в рамках прыжковой модели получены параметры кросс-релаксации 3H4 + 3H6 → 3F4 + 3F4 с учетом миграции энергии возбуждения между ионами тулия. Параметры миграции энергии между ионами тулия в состоянии 3H4, определенные по двум методам, хорошо согласуются между собой. Показано, что рассматриваемые материалы характеризуются эффективным процессом кросс-релаксации, который происходит в результате диполь-дипольного взаимодействия и является миграционно-ускоренным при содержании ионов тулия более ∼1,3–1,5 ат. %. Полученные значения параметров миграции СДД превышают значения параметров кросс-релаксации СДА, что позволяет использовать прыжковую модель при описании процесса переноса энергии в данных кристаллах. Эффективный процесс кросс-релаксации обусловливает сравнительно высокие эффективности лазерных систем на основе исследуемых кристаллов при накачке в области 0,8 мкм. Быстрая миграция энергии между ионами тулия в состоянии 3F4 делает кристаллы вольфраматов и молибдатов привлекательными средами для соактивации ионами Ho3+ в целях получения генерации в области 2,1 мкм. Параметры переноса энергии, полученные в настоящей работе, могут быть использованы при математическом моделировании характеристик лазера.