Growth and optical properties of Er³⁺-doped BaGdcrystal ₂ (MoO₄)₄

Abstract

Pojedynczy kryształ BaGd2(MoO4)4 domieszkowany 1% at. Er3+ wyhodowano metodą Czochralskiego. Omówiono szczegóły procedury otrzymywania i wzrostu kryształu. Kryształ ma doskonałą płaszczyznę poślizgu (010), a jego łupliwość czyni go przydatnym jako ośrodek czynny w mikrolaserach. Zmierzono widmo absorpcyjne w zakresie światła widzialnego i bliskiej podczerwieni (NIR) w temperaturze pokojowej. W zakresie od 380 do 1600 nm występuje kilka intensywnych pików absorpcyjnych. Zmierzono również widmo fluorescencyjne wzbudzane za pomocą lampy ksenonowej. Zaobserwowano intensywny pik emisyjny NIR 1536 nm. Czasy trwania fluorescencji 4I13/2 oraz 4I11/2 wyznaczone za pomocą dopasowania krzywej wykładniczej wyniosły odpowiednio 5,85 ms i 112,62 μs. Ciepło właściw Er3+ BaGd2(MoO4)4 w 25°C wynosi 0,471 J g-1 K-1. Na podstawie zmierzonych widm obliczono parametry optyczne na podstawie teorii Judda-Ofelta (J–O).A 1 at % Er3+ doped BaGd2(MoO4)4 single crystal was grown by the Czochralski method. Details on the preparation and growth procedures were discussed. The crystal has a perfect (010) cleavage plane, and the cleavage character makes the crystal suitable as a gain medium for microchip lasers. The absorption spectrum in the visible and near-infrared (NIR) regions was measured at room temperature. There are several strong absorption peaks in the range from 380 to 1600 nm. The fluorescence spectrum excited by a Xenon lamp was also measured. A strong NIR emission peak located at 1536 nm was observed. The fluorescence lifetimes of 4I13/2 and 4I11/23+:BaGd2(MoO4)4 at 25°C is 0.471 J g-1 K-1. Using the measured spectra, the optical parameters were calculated using the J–O theory